[发明专利]一种基于光耦合变化的光纤气压探测器

说明书

本发明涉及气压探测领域，具体涉及一种基于光耦合变化的光纤气压探测器，槽体和弹性膜围成密闭腔室，在密闭腔室外，第一光纤连接光源，第二光纤连接光探测器。在密闭腔室内，第一光纤在贵金属层上激发表面等离极化激元，表面等离极化激元沿贵金属层传播，传播至第二光纤下侧，第二光纤收集光后，传至光探测器。应用时，将密闭腔室置于待测环境中，待测环境中的气体压迫弹性膜，使得弹性膜向腔内弯曲，改变了贵金属层与第一光纤和第二光纤之间的距离，从而改变了光探测器探测到的光强度。根据光强度变化实现气压探测。本发明设备成本低，在高灵敏气压探测领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及气压探测领域，具体涉及一种基于光耦合变化的光纤气压探测器。

背景技术

气体的压强探测在工业和环境检测领域中具有重要的应用。由于光纤的物理性能稳定，基于光纤的气压探测器在过去的几十年中展现出良好的应用潜力。

光纤气压探测装置主要是基于法布里-波罗(FP)干涉腔的：空气腔与外界联通，当气压改变空气腔内的折射率或空气腔的尺寸时，引起光谱漂移，从而实现气压探测。例如，发明专利202110337698.6公开了一种基于光纤内气敏膜的FP气压传感器，包括单模光纤和石英毛细管光纤；石英毛细管光纤的一端与单模光纤连接，另外一端为密封端；石英毛细管光纤内设有气敏膜，气敏膜与单模光纤之间的石英毛细管光纤的一侧开有气孔，形成FP空气腔；气敏膜与所述密封端之间形成密封腔，通过FP空气腔的腔长和腔内气体折射率对共振波长的影响实现气压探测。

基于FP腔的气压探测装置在使用时需要连续谱光源和光谱仪，因此，整套设备的成本高。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种基于光耦合变化的光纤气压探测器，包括槽体、弹性膜、贵金属层、第一光纤、第二光纤、开口，槽体为长方体的五个面，弹性膜为长方体的第六个面，槽体和弹性膜围成封闭腔室，在密闭腔室内，贵金属层设置在弹性膜上，在弹性膜的相对面上，槽体中设有两个贯穿的孔洞，第一光纤和第二光纤分别贯穿两个孔洞，槽体的侧面上设有开口，在开口上设有阀门。

更进一步地，第一光纤和第二光纤均沿弹性膜的法线方向。

更进一步地，第一光纤和第二光纤与贵金属层表面之间距离小于1微米。

更进一步地，第一光纤和第二光纤为多模光纤。

更进一步地，在密闭腔室内，第一光纤和第二光纤不包括涂覆层。

更进一步地，第一光纤和第二光纤之间的距离小于400微米。

更进一步地，贵金属层为贵金属薄膜。

更进一步地，贵金属薄膜的厚度小于100纳米。

更进一步地，在第二光纤的下侧，贵金属层上设有贵金属颗粒。

更进一步地，贵金属层为贵金属线栅，贵金属线栅的方向垂直于第一光纤和第二光纤的连线方向。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于光耦合变化的光纤气压探测器，包括槽体、弹性膜、贵金属层、第一光纤、第二光纤、开口。本发明中，槽体和弹性膜围成密闭腔室，在密闭腔室外，第一光纤连接光源，第二光纤连接光探测器。在密闭腔室内，第一光纤在贵金属层上激发表面等离极化激元，表面等离极化激元沿贵金属层传播，传播至第二光纤下侧，第二光纤收集光后，传至光探测器。应用时，将密闭腔室置于待测环境中，待测环境中的气体压迫弹性膜，使得弹性膜向腔内弯曲，改变了贵金属层与第一光纤和第二光纤之间的距离，从而改变了光探测器探测到的光强度。根据光强度变化实现气压探测。本发明是基于单波长激光的，不需要连续谱光源和光谱仪，设备成本低，在高灵敏气压探测领域具有良好的应用前景。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是一种基于光耦合变化的光纤气压探测器的示意图。