[发明专利]基于并联法布里-珀罗干涉仪的重金属离子检测装置

权利要求书

1.一种基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置包括：

探测激光器、泵浦激光器、环形器、第一法布里-珀罗干涉仪、第二法布里-珀罗干涉仪及分析单元；

所述探测激光器及所述泵浦激光器均与所述环形器的第一端口连接；所述探测激光器用于发射探测光；所述泵浦激光器用于发射泵浦光；

所述第一法布里-珀罗干涉仪及所述第二法布里-珀罗干涉仪均与所述环形器的第二端口连接；

所述第一法布里-珀罗干涉仪内部填充有待测液；在所述待测液及所述泵浦光的作用下，进入第一法布里-珀罗干涉仪的探测光的反射光谱发生波长漂移，并在所述第二法布里-珀罗干涉仪的作用下，将反射光谱发生的波长漂移量放大，得到放大漂移反射光信号；

所述分析单元与所述环形器的第三端口连接，所述分析单元用于根据所述探测光及所述放大漂移反射光信号，确定待测液中的重金属离子浓度。

2.根据权利要求1所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置还包括第一耦合器；

所述探测激光器及所述泵浦激光器通过所述第一耦合器与所述环形器的第一端口连接；

所述第一耦合器用于将所述探测光及所述泵浦光耦合至所述环形器的第一端口。

3.根据权利要求1所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置还包括第二耦合器；

所述第一法布里-珀罗干涉仪及所述第二法布里-珀罗干涉仪通过所述第二耦合器与所述环形器的第二端口连接；

所述第二耦合器用于将所述环形器的第二端口输出的探测光和泵浦光耦合至第一法布里-珀罗干涉仪和所述第二法布里-珀罗干涉仪，并将所述放大漂移反射光信号耦合至所述环形器的第二端口。

4.根据权利要求1所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述第一法布里-珀罗干涉仪包括第一单模光纤、第二单模光纤及第一石英管；

所述第一石英管设置在所述第一单模光纤及所述第二单模光纤之间，且所述第一石英管内部填充有待测液；所述第一单模光纤与所述第一石英管的连接处形成第一反射面，所述第二单模光纤与所述第一石英管的连接处形成第二反射面；

所述泵浦光及所述探测光经过所述第一反射面及所述第二反射面后，所述第一石英管内部的待测液吸收所述泵浦光，使得所述探测光的反射光谱发生波长漂移。

5.根据权利要求4所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述第一石英管的长度为100-500微米、内径为70微米、外径为150微米。

6.根据权利要求4所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述第一石英管的侧面开设有多个开孔，使得待测液通过开孔进出所述第一石英管内部。

7.根据权利要求6所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述开孔的直径为10-20微米，开孔的密度为20-40个/毫米。

8.根据权利要求1所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述第二法布里-珀罗干涉仪包括第三单模光纤、第四单模光纤、第五单模光纤及第二石英管；

所述第三单模光纤、所述第四单模光纤及所述第五单模光纤依次错位熔接，且所述第三单模光纤、所述第四单模光纤及所述第五单模光纤均封装在所述第二石英管中。

9.根据权利要求1所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述分析单元包括：

滤波器，与所述环形器的第三端口连接，用于过滤所述放大漂移反射光信号，得到滤波光信号；

光谱分析仪，与所述滤波器连接，用于根据所述探测光及所述滤波光信号的反射光谱，确定待测液中的重金属离子浓度。

10.根据权利要求9所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述光谱分析仪根据所述探测光及所述滤波光信号的反射光谱，确定待测液中的重金属离子浓度，具体包括：

获取所述探测光的波长及所述滤波光信号的反射光谱的波长；

根据所述探测光的波长及所述滤波光信号的反射光谱的波长，确定所述探测光的波长漂移量；

根据所述探测光的波长漂移量，采用以下公式，确定待测液中重金属离子的浓度：

其中，Δλ_Envelope为探测光的波长漂移量，M为反射光谱发生的波长漂移量的放大倍数，λ为探测光的入射波长，n₁为第一法布里-珀罗干涉仪腔内介质的折射率，α为预设常数，P为泵浦激光器的功率，ΔC为待测液中重金属离子的浓度。