基于空芯光子晶體光纖的有源內(nèi)腔氣體傳感及網(wǎng)絡(luò)研究.pdf

1、對甲烷、乙炔、硫化氫、氨氣等有害氣體的檢測在現(xiàn)代化工業(yè)和環(huán)境保護(hù)中有著重要的意義。光纖型氣體傳感設(shè)備和方案因其多種顯著的優(yōu)良特性，例如抗電磁干擾能力強(qiáng)、基于光通信技術(shù)、體積小、易于組網(wǎng)、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測等，而成為了現(xiàn)今國內(nèi)外傳感技術(shù)領(lǐng)域的重要研究對象。目前，研究人員對光纖單點(diǎn)探測氣體傳感器的研究已經(jīng)取得了不少成果，如何將光纖單點(diǎn)探測氣體傳感器拓展成為能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)探測的氣體傳感網(wǎng)絡(luò)成為了比較熱門的研究方向之一。
　　本文主要對空芯光

2、子晶體光纖(HC-PCF)有源內(nèi)腔氣體傳感及其組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，主要工作和創(chuàng)新性包括以下幾個(gè)方面:
　　1)將HC-PCF作為氣室引入到了摻鉺光纖環(huán)形激光器腔內(nèi)，設(shè)計(jì)了一種新型的有源內(nèi)腔氣體傳感器。利用摻鉺光纖激光器輸出特性以及Beer-Lambert定律，數(shù)值模擬了其傳感特性，分析了乙炔氣體濃度、耦合比、泵浦功率和輸出功率之間的關(guān)系，并且模擬了不同乙炔濃度下的吸收光譜，結(jié)果表明該傳感系統(tǒng)適用于乙炔氣體傳感，且具有較高

3、傳感靈敏度。
　　2)搭建了摻鉺光纖激光器有源內(nèi)腔氣體傳感系統(tǒng)，使用NI PXIe-4139電壓系統(tǒng)平臺對可調(diào)諧濾波器電壓進(jìn)行精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)了乙炔氣體高靈敏度探測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬一致。實(shí)驗(yàn)獲得最小可探測乙炔濃度為5.4ppmv。
　　3)采用空芯光子晶體光纖和密集波分復(fù)用器，搭建了多點(diǎn)探測氣體傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對乙炔氣體濃度的三點(diǎn)探測。與使用光纖布拉格光柵的氣體傳感網(wǎng)絡(luò)相比，密集波分復(fù)用器更容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出。實(shí)驗(yàn)獲得波長