[发明专利]一种基于空心PMMA管复合波导气体传感器

说明书

本发明涉及一种基于空心PMMA管复合波导气体传感器，包括密封在两个PMMA板之间的三根从内到外同轴设置的PMMA管，在靠近传感器两端处的管壁上分别设置出气口和进气口；每根PMMA管都具有不同的光栅结构，从内到外依次刻蚀复合型光栅结构、双啁啾型光栅结构和单啁啾复合型光栅结构。与现有技术相比，本发明在太赫兹波入射下，能够实现气体的压强检测，此外，不同直径的组合在一起能够提高太赫兹波检测气体压强的灵敏度。

技术领域

本发明涉及太赫兹波检测领域，尤其是涉及一种基于空心PMMA管复合波导气体传感器。

背景技术

太赫兹波是指频率介于0.1到10THz之间，即波长在30μm～3mm的一段性质非常独特的电磁波。由于其在电磁波谱中处于微波、毫米波与红外之间，故在光电子技术领域被广泛研究。物质的太赫兹光谱(包括透射谱和反射谱)包含着非常丰富的物理和化学信息，所以研究物质在该波段的光谱对于物质结构的探索具有重要意义；其次太赫兹脉冲光源与传统光源相比具有诸如瞬态性、宽带性、相干性、低能性等很多独特的性质，利用太赫兹脉冲可以分析材料的性质，而太赫兹时域光谱(THz-TDS)是一种非常有效的测试手段。太赫兹时域系统(THz-TDS)信噪比高，而且稳定性较好，能对物质进行定性鉴别，同时也是一种无损探测方法，所以在基础研究领域、工业应用领域、医学领域、生物领域、军事领域及国家安全中有重要的应用前景。

气体作为一种高效、环保、低廉的能源，广泛应用于工业与生活中，同时气体的泄露也会造成严重的灾害。而检测气体又不能影响正常使用，就要求检测的灵敏度以及检测方式为无损探测。现有的气体传感器工艺复杂，灵敏度不高，成本也相应较高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于空心PMMA管复合波导气体传感器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于空心PMMA管复合波导气体传感器，包括密封在两个PMMA板之间的三根从内到外同轴设置的PMMA管，在靠近传感器两端处的管壁上分别设置出气口和进气口；每根PMMA管都具有不同的光栅结构，从内到外依次刻蚀复合型光栅结构、双啁啾型光栅结构和单啁啾复合型光栅结构。

优选的，所述复合型光栅结构包括依次设置的起始段、第一光栅段、第二光栅段、第三光栅段和终止段，具体的：起始段包括10个周期间距为300μm的光栅，第一光栅段包括34个周期间距为400um的光栅，第二光栅段包括39个周期间距为350um的光栅，第三光栅段包括45个周期间距为300um的光栅，终止段包括5个周期间距为300μm的光栅。

优选的，所述复合型光栅结构中：起始段的光栅的刻蚀宽度为90μm，刻蚀深度为50μm；第一光栅段的光栅的刻蚀宽度为210μm，刻蚀深度为180μm；第二光栅段的光栅的刻蚀宽度为180μm，刻蚀深度为150μm；第三光栅段的光栅的刻蚀宽度为100μm，刻蚀深度为50μm；终止段的光栅的刻蚀宽度为90μm，刻蚀深度为50μm；相邻两段之间的距离均为1mm。

优选的，所述双啁啾型光栅结构包括依次设置的起始段、单啁啾复合光栅段和终止段，具体的：起始段包括10个周期间距为300μm的光栅，单啁啾复合光栅段包括41个周期间距为400μm、350μm或300μm的光栅，终止段包括5个周期间距为300μm的光栅。

优选的，所述双啁啾型光栅结构中：起始段的光栅的刻蚀宽度为90μm，刻蚀深度为50μm；单啁啾复合光栅段中间距为400μm、350μm和300μm的光栅的刻蚀宽度分别为210μm、180μm和120μm，刻蚀深度分别为180μm、150μm和100μm；终止段的光栅的刻蚀宽度为90μm，刻蚀深度为50μm；相邻两段之间的距离为1mm。

优选的，所述单啁啾复合型光栅结构包括依次设置的起始段、双啁啾光栅段和终止段，具体的：起始段包括10个周期间距为300μm的光栅，双啁啾光栅段包括33个周期间距为400μm或350μm的光栅，终止段包括5个周期间距为300μm的光栅。