[发明专利]一种基于级联微光纤中三次谐波产生的气体传感器

摘要

本发明提供了一种基于级联微光纤中三次谐波产生的气体传感器，包括第一段微光纤和第二段微光纤，第一段微光纤与第二段微光纤间级联；第一段微光纤设置于某气室内，第一段微光纤两端通过契合的钻孔穿出所述某气室，与所述某气室密封连接，其中所述某气室内的气体为目标探测气体，利用所述某气室内的目标探测气体吸收从第一段微光纤输入端输入的中红外光；第二段微光纤用于三次谐波产生，以将剩余的中红外光转换为近红外光；由近红外探测器探测输出的近红外光功率，由功率变化得到目标探测气体的浓度。本发明的有益效果是：传感结构简单，具有更短的气体吸收长度和更高的气体探测灵敏度，检测成本低，检测速度快，检测精度高，利于集成。

主权项

1.一种基于级联微光纤中三次谐波产生的气体传感器，其特征在于：包括第一锥形光纤和第二锥形光纤，第一锥形光纤包括第一尾纤、第一过渡区、第一段微光纤、第二过渡区和第二尾纤，第二锥形光纤包括第一尾纤、第一过渡区、第二段微光纤、第二过渡区和第二尾纤；第一锥形光纤与第二锥形光纤之间级联，即第一锥形光纤的第二尾纤与第二锥形光纤的第一尾纤对接在一起；第一段微光纤设置于某气室内，第一段微光纤两端通过契合的钻孔穿出所述某气室，与所述某气室密封连接，其中所述某气室内的气体为目标探测气体，利用所述某气室内的目标探测气体吸收从第一段微光纤输入端输入的中红外光；第二段微光纤用于三次谐波产生，以将剩余的中红外光转换为近红外光；在第一段微光纤的输入端输入中红外光，利用第一段微光纤产生的大倏逝场与所述某气室中对应于中红外吸收指纹谱的目标探测气体相互作用，使第一段微光纤中的部分中红外光被目标探测气体吸收；然后剩余的中红外光从第一段微光纤的输出端输出；剩余的中红外光从第一段微光纤的输出端输出后进入第二段微光纤内，在满足三次谐波产生的相位匹配条件下，第二段微光纤内的中红外光转换为位于近红外波段的三次谐波，并在第二段微光纤的输出端输出；近红外探测器在第二段微光纤的输出端检测出近红外波段的三次谐波的功率其中▽是与三次谐波产生相关耦合模式方程的解相关的影响因子；根据中红外光的输入功率和第二段微光纤输出的近红外波段的三次谐波的功率，进而根据被所述目标探测气体吸收到的中红外光的吸收功率得到所述目标探测气体的浓度C；所测目标探测气体浓度C的计算公式为：其中，ΔP为近红外探测器所检测出的目标探测气体浓度为0时第二段微光纤的输出功率与目标探测气体浓度为C时第二段微光纤的输出功率的功率差，即ΔP＝P₃(C＝0)‑P₃(C＝C)。