[发明专利]等离子体共振倾斜光纤光栅传感器、检测系统及方法

摘要

本发明公开了一种等离子体共振倾斜光纤光栅传感器、检测系统及方法，所述系统包括光源、起偏器、偏振控制器、等离子体共振倾斜光纤光栅传感器、光电探测器、示波器和声场信号源，所述光源、起偏器、偏振控制器、等离子体共振倾斜光纤光栅传感器、光电探测器和示波器依次连接；所述传感器包括刻有倾斜光纤光栅的光纤，所述光纤包层外表面镀有纳米量级的金属膜，所述倾斜光纤光栅的角度大于30度，可实现有效折射率覆盖0.9‑1.45RIU的大量梳状包层模以及对应的等离子体共振波激发。本发明可实现涵盖气体与液体多种介质的动静态高精度检测，折射率测量精度可达10^‑8RIU。

主权项

1.等离子体共振倾斜光纤光栅检测系统，包括光源、起偏器和偏振控制器，其特征在于：还包括等离子体共振倾斜光纤光栅传感器、光电探测器、示波器和声场信号源，所述光源、起偏器、偏振控制器、等离子体共振倾斜光纤光栅传感器、光电探测器和示波器依次连接；所述等离子体共振倾斜光纤光栅传感器包括刻有倾斜光纤光栅的光纤，所述光纤包层外表面镀有纳米量级的金属膜，所述倾斜光纤光栅的角度大于30度，且后向耦合的包层模有效折射率可覆盖0.9‑1.45RIU；所述传感器依次通过光纤载氢预处理、倾斜光纤光栅写制和光纤表面纳米镀膜实现；光源输出入射光，入射光经过起偏器后转变成线偏振光，偏振控制器将线偏振光的偏振方向调节成与倾斜光纤光栅侧向写入方向一致，调制好的线偏振光输入至等离子体共振倾斜光纤光栅传感器后，激发金属膜表面等离子体共振波，等离子体共振倾斜光纤光栅传感器的输出光通过光电探测器，将光信号转换为电信号，最后由示波器分析电信号；在测量液体时，使液体折射率改变，通过测量等离子体共振倾斜光纤光栅传感器处包层模的强度变化，并将相应光信号转变为电信号，实现液体折射率的高精度测量；在测量静态气体时，将等离子体共振倾斜光纤光栅传感器置于气体密封腔内，利用气泵注入或抽出密封腔内待测气体，使密封腔内气体折射率改变，通过测量等离子体共振倾斜光纤光栅传感器处包层模的强度变化，并将相应光信号转变为电信号，实现气体静态折射率的高精度测量；在测量动态气体时，通过声场信号源发出不同频率的弹性声波，这些声波信号与倾斜光纤光栅表面的等离子体共振波相互作用，通过测量等离子体共振倾斜光纤光栅传感器处包层模的强度变化，并将相应光信号转变为电信号，实现气体动态折射率的高精度测量。