空芯光波导在光谱气敏检测中的应用

空芯光波导(HWG)用于光谱气体检测中,既可以实现光路的传输,又可以充当气体样品池实现长光程高灵敏度测量,具有体积小,响应时间快、成本低、光路稳定灵活等优点。介绍了基于镀银/碘化银的空芯光波导(Ag/AgI-HWG)、光子带隙空芯光波导(PBG-HWG)和基片集成空芯光波导(iHWG)等类型的空芯光波导,并总结了近年来空芯光波导在光谱气敏检测中的研究及进展,梳理了其应用方式及应用领域。研究表明,空芯光波导替代传统的气体池与傅里叶变换红外光谱(FTIR)、激光吸收光谱和拉曼光谱等不同的光谱技术结合已取得一系列成果,且已经应用于环境监测、呼气诊断和工业过程检测和控制等领域。其中,基于中红外激光吸收光谱的空芯光波导传感器组成相对简单,成本较低,与各类光波导的兼容性和环境适应性较强,发展前景较好。总之,随着激光技术、光波导技术和光谱技术的发展,基于空芯光波导的光谱气体检测正在迅速发展,并逐步由实验室走向现场应用。

空芯光波导的大功率能量传输与应用

传输损耗能量传输中的重要问题之一。本文介绍了一种新近发展起来的低损耗大功率能量传输器件－空芯光波导，简述空芯光波导的传输原理，综述空芯光波导的研制开发过程及其发展现状，探讨空芯光波导的应用领域和应用前景。

基于量子级联中红外耦合的空芯光波导N_(2)O、CO温室气体测量研究

空芯光波导是一种新型的光纤形式,由于内芯中空,可以作为气体测量吸收池,目前在激光吸收光谱技术中得到广泛应用。基于长度为5 m的空芯光波导,使用中心波长为4.56μm的量子级联激光器,结合波长调制技术,搭建了一套中红外激光吸收光谱双气体传感系统,用于同时检测N_(2)O与CO气体。分别从二次谐波背景噪声与信噪比两个角度分析了不同耦合方式的效果。经过比较,选择了透镜聚焦耦合的方式。实验结果表明,二次谐波信号的峰值与浓度之间存在良好的线性关系,在积分时间为74 s与75 s时,N_(2)O和CO的检测限可分别达到1.8×10^(-9)、1.39×10^(-10)。该系统可满足大气中N_(2)O与CO的测量要求,对于评估大气中气体浓度变化有着重要的意义。

溶胶-凝胶法制备全反射型CO_2激光空芯波导的可行性分析

通过对 CO_2激光空芯波导研究现状的分析,指出了全反射型空芯波导目前所面临的问题,在此基础上结合溶胶-凝胶法的特点,提出了用溶胶-凝胶法制备全反射型 CO_2激光空芯波导反常色散膜的新思想,并分析了其在原理、工艺及光学上的可行性。

波导式气体吸收池时间响应特性

波导式光学吸收池在气体浓度测量等领域有广泛的应用前景。本文理论分析了在普通扩散环境和压差环境下波导式光学吸收池的时间响应机理和特性,并搭建了相应的传感系统,优化系统结构进行了实验验证。通过对低浓度的甲烷和甲苯气体的测量实验,验证和修正了响应时间的理论模型。实验结果表明,优化系统在可以大幅降低响应时间的同时,保持较高的灵敏度,为波导式吸收池的设计与优化提供了重要的参考。

基于中红外DFB-ICL激光器的硫系恶臭气体传感器

含硫化合物是主要恶臭物质之一,为了实现污染源中含硫化合物排放的连续监测,研制了中红外激光气体传感器。该传感器采用中红外分布反馈结构的带间级联激光器(DFB-ICL)为光源,工作波长在3.3μm附近,以空芯光波导(芯径1000μm、长度5 m)做气体池,采用自制多通道数字锁相放大器,同时解调1f和2f谐波信号,通过1f归一化实现免校准测量。使用不同波长激光器可以检测甲硫醇、甲硫醚、二甲基硫醚、硫化氢等硫系恶臭气体。

基于反馈环全光纤干涉的一种新型光声检测方法

提出了一种光声检测的新方法,这种检测方法的拾音器部分主要采用了单模光纤,通过带有反馈环的全光纤干涉系统来放大光声信号.气体吸收腔则采用了在气体吸收红外指纹区具有较宽低损窗口的空芯光纤作为谐振光声池.基于光纤应变传感器的基本原理和弹光效应推导出光声换能公式,并搭建了整个实验系统进行测量,得到干涉信号的强度与声信号衰减趋势相同.根据实测结果进行了干涉信号强度与声信号强度的指数衰减曲线的拟合,得到了平均为0.98的较高的拟合度.比较了不同内径的空芯光纤光声池的实验结果,发现内径较大的光声池灵敏度更高.