[发明专利]一种基于光纤谐振腔的倏逝波型光声光谱微量气体传感器及测量方法

权利要求书

1.一种基于光纤谐振腔的倏逝波型光声光谱微量气体传感器，其特征在于所述倏逝波型光声光谱微量气体传感器由半导体激光源、光纤合束器、锥形光纤、石英音叉、相位调制器构成，其中：半导体激光源发射出的激光通过光纤合束器传输至锥形光纤的一端，锥形光纤的另一端连接相位调制器的一端，相位调制器的另一端连接光纤合束器，锥形光纤穿过石英音叉的叉股，光纤合束器和相位调制器构成光纤谐振腔。

2.根据权利要求1所述的基于光纤谐振腔的倏逝波型光声光谱微量气体传感器，其特征在于所述光纤合束器为2束合1束结构。

3.根据权利要求1所述的基于光纤谐振腔的倏逝波型光声光谱微量气体传感器，其特征在于所述光纤合束器为单模光纤。

4.根据权利要求1所述的基于光纤谐振腔的倏逝波型光声光谱微量气体传感器，其特征在于所述锥形光纤对半导体激光的传输损耗小于1db/km。

5.根据权利要求1所述的基于光纤谐振腔的倏逝波型光声光谱微量气体传感器，其特征在于所述锥形光纤由单模光纤拉制而成，束腰直径小于10μm，束腰长度1~10mm，光纤折射率小于2。

6.根据权利要求1所述的基于光纤谐振腔的倏逝波型光声光谱微量气体传感器，其特征在于所述石英音叉的叉股间隙不大于300μm，且不能小于10μm。

7.根据权利要求1所述的基于光纤谐振腔的倏逝波型光声光谱微量气体传感器，其特征在于所述石英音叉的共振频率不大于50kHz，Q值大于5000。

8.根据权利要求1所述的基于光纤谐振腔的倏逝波型光声光谱微量气体传感器，其特征在于所述相位调制器的调制频率不低于100MHz，损伤阈值不低于500mW。

9.一种利用权利要求1-8任一权利要求所述基于光纤谐振腔的倏逝波型光声光谱气体传感器实现微量气体传感测量的方法，其特征在于所述方法由以下步骤实现：

步骤一、半导体激光源发射出的激光输入光纤合束器，经相位调制器后使得光纤合束器构成光学谐振腔，光纤内的激光功率得到放大增强，继而使得锥形光纤处产生较强的光学倏逝场；

步骤二、待测目标气体吸收锥形光纤处的倏逝波场能量，产生声波场，石英音叉探测声波信号，反演气体浓度。

10.根据权利要求9所述的利用基于光纤谐振腔的倏逝波型光声光谱气体传感器实现微量气体传感测量的方法，其特征在于所述待测目标气体浓度不能低于ppb量级。