基于钽基氢气传感薄膜的新型光纤传感技术

设计基于钽基氢气传感薄膜的新型光纤氢气传感系统,采用本征具有3~4 nm平坦区域的放大自发辐射光源作为传感光源,利用相位掩模法在单模光纤中刻写中心波长位于光源平坦区域的高反射率光栅,采用磁控溅射方法在单模光纤端面沉积40 nm Ta_(0.88)Pd_(0.12)~10 nm Pd~6 nm Pt~40 nm PTFE多层纳米复合薄膜制备微反射镜型氢气传感探头。高反射光栅的反射峰强度(I_(1))几乎不受氢气传感薄膜反射率影响,其峰值作为参考信号;高反射光栅附近的背底强度(I_(2))受氢气传感薄膜反射率影响,其强度作为传感信号。通过高反射光栅的反射峰强度(I_(1))与背底光强度(I_(2))的比值监测氢气浓度,可以大幅提升系统信噪比。利用氮气作为载气对传感探头进行氢敏性能测试,实验结果表明传感探头具有较好的重复性和稳定性,并且在低浓度氢气下传感探头灵敏度较好。该传感探头具有在无氧环境下监测氢气浓度的潜力。