[发明专利]一种基于游标效应的微结构光纤气体检测系统

说明书

本公开涉及一种基于游标效应的微结构光纤气体检测系统，属于气体检测技术领域，该系统包括光源、微结构单模光纤、光电检测器以及显示装置；所述微结构单模光纤长度方向设有一个横槽；横槽长度方向的两个端面与单模光纤的端面依次形成第一反射面M1、第二反射面M2以及第三反射面M3；M1与M2之间形成第一谐振腔C1,M2与M3之间形成第二谐振腔C2；所述单模光纤远离横槽方向的一端涂抹石墨烯；所述光源通过耦合器进入单模光纤涂抹石墨烯的一端；所述耦合器还连接光电检测器，所述光电检测器与显示装置连接。本公开的气体检测系统通过外界气体浓度的改变从而导致光纤反射率的改变，可实现对待定气体的实时检测，抗干扰能力强且灵敏度高。

技术领域

本公开属于气体检测技术领域，具体是涉及了一种基于游标效应的微结构光纤气体检测系统。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

随着工业化的迅速发展，有毒有害气体已经成为我们在生产和生活中不得面对的危险来源，同时使人类的生存环境受到大面积污染。包括石化企业、化工行业、环保应急事故、恐怖袭击、危险品储运、垃圾填埋乃至城市污水处理、各类地下管线等等各个方面。另外，国内煤矿瓦斯爆炸的事件时有发生，氨气的泄露会造成空气污染和严重的健康风险，过量的氨水会导致肺肿胀甚至死亡。为了尽可能地减轻这些危害，就必须对特殊环境中的气体进行快速、实时、高效的检测。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本公开的目的是一种基于游标效应的微结构光纤气体检测系统。

本公开至少一实施例提供了一种基于游标效应的微结构光纤气体检测系统，该检测系统包括光源、单模光纤、光电检测器以及显示装置；

所述单模光纤长度方向设有一个横槽；横槽长度方向的两个端面与单模光纤的端面依次形成第一反射面M1、第二反射面M2以及第三反射面M3；M1与M2之间形成第一谐振腔C1,M2与M3之间形成第二谐振腔C2；所述单模光纤远离横槽方向的一端涂抹石墨烯；所述光源通过耦合器进入单模光纤涂抹石墨烯的一端；所述耦合器还连接光电检测器，所述光电检测器与显示装置连接。

进一步地，所述横槽通过飞秒激光器雕刻而成。

进一步地，所述M1面的反射率为R₁、M2面的反射率为R₂，光强表示为：

I_r＝R₁+A²+2R₁A cos(2φ₁)

式中，其中k₁为谐振腔C1的传输损耗；φ₁＝2πn₁L₁/λ,φ₁为光在谐振腔C1内传输导致的相移，其中n₁为谐振腔C1内空气的有效折射率，L₁为谐振腔C1的腔长，λ为输入光在真空中的波长。

进一步地，所述M3的反射率为R₃,则光源经三个反射面后总的反射光强可表示为：

式中，其中k₂为谐振腔C2的传输损耗；φ₂＝2πn₂L₂/λ，φ₂为光在谐振腔C2内传输导致的相移,L₂为谐振腔C2的腔长，其中n₂为谐振腔C2内介质的有效折射率。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：