基于飛秒激光微加工的光纖氫氣傳感技術研究.pdf

1、隨著氫氣在能源動力、食品衛(wèi)生、軍事國防等領域的廣泛使用，隨之而來的氫氣泄露、爆炸等安全問題越來越受到人們的重視。傳統(tǒng)的氫氣傳感器通?；陔娀瘜W的方式來實現(xiàn)檢測，有發(fā)生爆炸的潛在危險。光纖氫氣傳感器由于具有本質(zhì)安全、不受電磁干擾、靈敏度高、穩(wěn)定性好、可靠性高、耐腐蝕、體積小等優(yōu)勢，特別適用于各種惡劣環(huán)境的場合。針對傳統(tǒng)干涉型光纖傳感器制作工藝復雜的問題，本文提出了一種利用飛秒激光微加工與磁控濺射鍍膜技術相結合來實現(xiàn)氫氣檢測的方法。本文的主

2、要研究工作如下:
　　(1)分析了光束傳播法的基本理論;利用RSoft光學仿真軟件對光纖馬赫-曾德爾(Mach-Zehnder)微結構的光學特性進行了模擬仿真;模擬了微結構在不同參數(shù)（形狀、大小、折射率等）條件下的光譜特性，為傳感器的設計和制作提供了理論依據(jù)。
　　(2)研究了基于Mach-Zehnder干涉原理的光纖氫氣傳感器，詳細分析了其基本原理和制備方法。實驗研究了傳感器在不同氫氣濃度下的響應特性。其中，當微腔長度為4

3、0μm，膜厚為110 nm時，傳感器的靈敏度達到～0.155 nm/％，氫氣濃度每變化4％，響應時間～90 s，并且重復性較好。實驗結果表明這種傳感器有較高的靈敏度，并具有制備簡單、可重復性好、體積小等優(yōu)點。
　　(3)針對基于單個Mach-Zehnder干涉儀的光纖氫氣傳感器存在溫度和氫氣濃度交叉敏感的問題，提出了基于Mach-Zehnder干涉儀和光纖光柵(FBG)相結合的氫氣濃度測量方案。詳細介紹了該方案的基本原理和傳感器的