[发明专利]基于Ag掺杂ZnO纳米花的光纤氨气传感器及制作方法

权利要求书

1.基于Ag掺杂ZnO纳米花的光纤氨气传感器，其特征在于，该传感器包括依次连接的光源(1)、引入单模光纤(2)、第一细芯光纤(3)、气体进气口(4)、空芯光纤(5)、Ag掺杂ZnO纳米花层(6)、气体出气口(7)、第二细芯光纤(8)、引出单模光纤(9)和光谱仪(10)，其中：

所述光源(1)为宽带光源，中心波长为1550nm，用于产生光信号；

所述引入单模光纤(2)用于接收和传输光源(1)的光，并将其传输给第一细芯光纤(3)；

所述第一细芯光纤(3)与引入单模光纤(2)相对准熔接，用于产生干涉，并将干涉信号的模式耦合至空芯光纤(5)；

所述空芯光纤(5)光纤直径为125μm，纤芯为18.2μm，在其内部设置有Ag掺杂ZnO纳米花层(6)，其两端分别与第一细芯光纤(3)和第二细芯光纤(8)相对准熔接，并将干涉信号通过引出单模光纤(9)输出，在其表面打2个孔，分别为气体进气口(4)、气体出气口(7)，用于氨气的传输；

所述光谱仪(10)对引出单模光纤(9)所输出的干涉模式执行透射光谱检测，并根据检测结构相应的获得传感数据。

2.根据权利要求1所述的光纤氨气传感器，其特征在于，所述第一细芯光纤(3)和第二细芯光纤(8)长度被设定为2cm。

3.根据权利要求1所述的光纤氨气传感器，其特征在于，所述空芯光纤(5)内生长Ag掺杂ZnO纳米花层(6)，其长度设定为3cm。

4.根据权利要求3所述的光纤氨气传感器，其特征在于，所述在空芯光纤(5)的内部生长Ag掺杂ZnO纳米花层(6)的方法是：将清洁后的空芯光纤(5)浸入水热法制备的4％的Ag掺杂ZnO纳米溶液中90℃-100℃生长9-12小时后，通过真空60℃干燥处理6小时使得Ag掺杂ZnO纳米花层(6)生长在空芯光纤(5)的内部，形成200-300nm的Ag掺杂ZnO纳米花层(6)。

5.一种用于制作基于Ag掺杂ZnO纳米花的光纤氨气传感器的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

将空芯光纤利用飞秒激光在空芯光纤进行打孔处理，分别为气体进气口(4)、气体出气口(7)，并对打孔后的空芯光纤进行清洁处理；

将清洁后的空芯光纤(5)浸入水热法制备的4％的Ag掺杂ZnO纳米溶液中90℃-100℃生长9-12小时后，通过真空60℃干燥处理6小时使得Ag掺杂ZnO纳米花层(6)生长在空芯光纤(5)的内部，形成200-300nm的Ag掺杂ZnO纳米花层(6)的空芯光纤(5)；

采用光纤熔接机的自定义模式，调节放电强度为3500bit，放电时间为2000ms，将引入单模光纤(2)的一端以纤芯对准的方式熔接第一细芯光纤(3)，然后在第一细芯光纤(3)的另一端继续以纤芯对准的方式熔接空芯光纤(5)，其次在空芯光纤(5)的另一端纤芯对准的方式熔接第二细芯光纤(8)，最后在第二细芯光纤(8)的另一端纤芯对准的方式熔接引出单模光纤(9)；

将完成上述熔接后的光纤元件与光源(1)、光谱仪(10)相连，由此完成整个光纤氨气传感器的制备过程。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述空芯光纤(5)的长度被设定为3cm。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一细芯光纤(3)和第二细芯光纤(8)长度被设定为2cm。