重复利用，Pt/woj莫不易脱落。
[0013]本发明中将微腔加工在光纤光栅上，结构紧凑简单，避免复杂的测量系统，操作简便。
【附图说明】
[0014]图1为基于光纤光栅微腔的相移光纤光栅氢气传感器结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对发明进一步描述。
[0016]如图1所不，基于光纤光栅微腔的相移光纤光栅氢气传感器，包括宽带光源1，单模传输光纤2，镀有Pt/W03膜的光纤光栅微腔相移光纤光栅传感头3，气室4，单模传输光纤5，光谱仪6。宽带光源I的输出端与单模传输光纤2相连，光单模传输光纤2的输出端与镀有Pt/WOj莫的光纤光栅微腔相移光纤光栅传感头3相连，镀有Pt/WO J莫的光纤光栅微腔相移光纤光栅传感头3置于气室4内，镀有Pt/WOj莫的光纤光栅微腔相移光纤光栅传感头3的输出端和单模传输光纤5相连，单模传输光纤5和光谱仪6相连。由光纤光栅相移光纤光栅7和Pt/WOj莫8组成超灵敏度光纤光栅微腔相移光纤光栅氢气传感头，微腔加工在光纤光栅栅区中间位置，？丨/胃03膜8的宽度在3μπι?5μπι之间，深度在66.6 μ m?76 μ m之间，形成一个相移光纤光栅；光谱仪6作为信号解调部分。
[0017]本发明的工作方式为:宽带光源I产生信号光，由单模传输光纤2输入到镀有Pt/WO3膜的光纤光栅微腔相移光纤光栅传感头3，在镀有Pt/WO J莫的光纤光栅微腔相移光纤光栅传感头3中，特定波长的光被反射，透射光通过？1/胃03膜8时，产生相移，在原有的透射窗口中打开了一个窄的相移波峰，使得在透射窗口中因相移引起的波峰位置发生变化，镀有PVWO3膜的光纤光栅微腔相移光纤光栅传感头3输出的光信号通过单模传输光纤5输入到光谱仪6中进行光谱的检测。由光纤光栅微腔相移光纤光栅和Pt/W03膜构成的传感头对空气中氢气浓度的变化非常敏感，随着空气中氢气浓度的增大，Pt/W0j莫折射率会发生变化，特定波长的光被反射，透射波窗口中因相移引起的波峰的位置发生变化，波峰位置向短波漂移，并且漂移量与空气中氢气浓度的变化量具有很好的线性关系，通过检测波峰的位置，可以实现高灵敏度的氢气浓度的测量。然而在Pt/WOj莫与氢气发生反应过程中，环境温度可能会发生变化，对测量结果的精确度造成影响。由于有光纤光栅的存在，可以在测量氢气浓度的同时可以监测环境温度对测量结果的影响，所以能够消除环境温度对测量结果的影响。
[0018]该装置能够实现基于光纤光栅微腔的相移光纤光栅氢气传感器的氢气浓度测量的关键技术有:
[0019]1、光纤传感头的结构。由光纤光栅相移光纤光栅和Pt/W03膜构成的光纤光栅相移光纤光栅微腔氢气传感头结构是实现高灵敏度传感的基础。
[0020]2、镀有Pt/W0j莫的厚度和深度。Pt/WO 3膜的厚度应填满微腔，如果留有空隙，会有形成FP腔，对结构造成干扰；Pt/W0j莫的深度应该控制在66.6 μ m?76 μ m之间，因为少于66.6 μ m会形成MZ干涉，大于76 μ m光纤容易断开。
[0021]本发明的一个具体实施例中，光源装置的输出波长为1200nm-1650nm;光谱仪的工作波长覆盖范围为1200nm-1650nm ;传输光纤用的是常规单模光纤(G.625)，纤芯直径为
8.2 μ m，包层直径为125 μ m，数值孔径为0.14 ;光纤光栅微腔相移光纤光栅传感头用的是布拉格光纤光栅(FBG)，中心波长为1545.34nm，带宽为0.18nm，反射1dB ;微腔宽度和Pt/冊3膜厚度为4 μ m，深度为70 μ m。
以上所述及图中所示的仅是本发明的优选实施方式。本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.基于光纤光栅微腔的相移光纤光栅氢气传感器，其特征在于:由宽带光源，单模传输光纤，镀有Pt/woj莫的光纤光栅微腔相移光纤光栅传感头，气室，光谱仪，构成传感测量系统；宽带光源的输出端与单模传输光纤相连，单模传输光纤与处于气室内的镀有Pt/wo3膜的光纤光栅微腔相移光纤光栅传感头的输入端相连，镀有Pt/W0j莫的光纤光栅微腔相移光纤光栅传感头的输出端与单模传输光纤相连，单模传输光纤与光谱仪相连； 所述光纤光栅微腔相移光纤光栅传感头由光纤光栅微腔和Pt/W03膜组成，微腔加工在光纤光栅栅区中间位置，光纤光栅使用布拉格光纤光栅，微腔的宽度在3 μπι?5 μπι之间，Pt/W03膜填满微腔，深度在66.6 μ m?76 μ m之间，形成相移光纤光栅；随着氢气浓度的变化，PVWO3膜与氢气发生反应，使膜的折射率发生变化，在此结构中，特定波长的光被反射，其余透射光透过PVWO3膜，透射窗口中因相移而引起的波峰的位置会发生变化，通过测量波峰的变化，就可以得到氢气的浓度大小；光谱仪作为信号解调部分。
【专利摘要】基于光纤光栅微腔的相移光纤光栅氢气传感器，其特征包括：宽带光源，单模传输光纤，镀有Pt/WO3膜的光纤光栅微腔相移光纤光栅传感头，气室，光谱仪；所述镀有Pt/WO3膜的光纤光栅微腔相移光纤光栅传感头由光纤光栅微腔相移光纤光栅和Pt/WO3膜构成；氢气作用于Pt/WO3膜，Pt/WO3膜折射率会发生变化，使透射窗口中波峰位置发生变化，通过检测波峰的位置变化，可以实现高灵敏度的氢气浓度的测量，然而在检测氢气浓度时，环境温度可能发生变化，由于有光纤光栅的存在，在测量氢气浓度的同时可以监测环境温度对测量结果的影响，能够消除环境温度对测量结果的影响。本发明提出一种结构紧凑、可以提高测量精确度与灵敏度的基于光纤光栅微腔的相移光纤光栅氢气传感器。
【IPC分类】G01N21/41
【公开号】CN104949937
【申请号】CN201510362721
【发明人】赵春柳, 时菲菲, 丁哲文
【申请人】中国计量学院
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月24日