The invention discloses an optical fiber ultraviolet sensor based on Al2O3/ZnO, which comprises a light source connected sequentially, a single-mode optical fiber, a first thin-core optical fiber, a hollow-core optical fiber, an Al2O3/ZnO, a second thin-core optical fiber, an induced single-mode optical fiber and a spectrometer. The light source is a broadband light source with a central wavelength of 1550 nm, and a single-mode optical fiber is introduced to receive and transmit light from the light source to the first thin core. Optical fibers; the first thin-core fibers and the introduction of single-mode fibers are relatively quasi-fused to produce interference, and the interference signal mode is coupled to the hollow-core fibers; the hollow-core fibers are internally equipped with Al2O3/ZnO, the two ends of which are relatively quasi-fused to the first thin-core fibers and the second thin-core fibers, and the interference signal is induced out of the single-mode fibers; the spectrometer performs spectral detection on the interference mode of the induced single-mode fibers, and Sensing data are obtained. The invention also discloses a corresponding manufacturing method. According to the invention, with the help of Al2O3/ZnO to enhance the ultraviolet absorption, the sensitivity of the system is significantly improved, and a simple and easy-to-package optical fiber ultraviolet sensor is obtained.
【技术实现步骤摘要】
基于Al2O3/ZnO的光纤紫外传感器及其制作方法
本专利技术属于光纤传感器
,更具体地,涉及一种基于Al2O3/ZnO的光纤紫外传感器及其制作方法。
技术介绍
紫外检测在广泛的民用和军用应用中发挥着重要作用,包括化学和生物分析、火焰探测、卫星通信、发射器校准和天文研究。传统的紫外检测器是使用光电倍增管完成的,这种管易碎,体积大,质量重且成本高。然而对于宽禁带半导体ZnO受到研究者越来越多的关注,其作为一种独特的光电材料,在太阳能电池、激光器、透明电极和发光二极管中都有明显的带隙、高光学增益和高透射率。光纤传感器由于体积小、耐高温、耐腐蚀、抗电磁干扰能力强,因此可以克服传统的电学传感器存在的不能在电磁干扰、高温等环境工作的不足。ZnO纳米材料具有化学稳定性、低毒性、压电性和光致发光特性,相对于现有的紫外探测器件,光纤传感器主要是利用纳米材料涂覆光纤而制作成的传感器,目前已实现各种参数的测量,如:温度、磁场强度、浓度等。但是对于紫外光纤传感器报道较少,现有技术中,Azad等(“AzadS,ParviziR,SadeghiE.Side-detectingopticalfibercoatedwithZn(OH)2nanorodsforultravioletsensingapplications”,LaserPhysics,2017,27(9):095901.)报道了基于Zn(OH)2纳米棒的光纤紫外传感器,即通过化学腐蚀法在多模微纳光纤上生长Zn(OH)2纳米棒,这种结构在制作微纳光纤过程中存在一定的安全隐患,而且会相应的造成光纤传感器件的成功率低、难以封 ...
【技术保护点】
1.基于Al2O3/ZnO的光纤紫外传感器,其特征在于,该传感器包括依次连接的光源(1)、引入单模光纤(2)、第一细芯光纤(3)、空芯光纤(4)、Al2O3/ZnO复合材料(5)、第二细芯光纤(6)、引出单模光纤(7)和光谱仪(8),其中:所述光源(1)为宽带光源,中心波长为1550nm,用于产生光信号;所述引入单模光纤(2)用于接收和传输光源(1)的光,并将其传输给第一细芯光纤(3);所述第一细芯光纤(3)与引入单模光纤(2)相对准熔接,用于产生干涉,并将干涉信号的模式耦合至空芯光纤(4);所述空芯光纤(4)在其内部设置有Al2O3/ZnO复合材料(5),其两端分别于第一细芯光纤(3)和第二细芯光纤(6)相对准熔接,并将干涉信号通过引出单模光纤(7)输出;所述光谱仪(8)对引出单模光纤(7)所输出的干涉模式执行透射光谱检测,并根据检测结构相应的获得传感数据。
【技术特征摘要】
1.基于Al2O3/ZnO的光纤紫外传感器,其特征在于,该传感器包括依次连接的光源(1)、引入单模光纤(2)、第一细芯光纤(3)、空芯光纤(4)、Al2O3/ZnO复合材料(5)、第二细芯光纤(6)、引出单模光纤(7)和光谱仪(8),其中:所述光源(1)为宽带光源,中心波长为1550nm,用于产生光信号;所述引入单模光纤(2)用于接收和传输光源(1)的光,并将其传输给第一细芯光纤(3);所述第一细芯光纤(3)与引入单模光纤(2)相对准熔接,用于产生干涉,并将干涉信号的模式耦合至空芯光纤(4);所述空芯光纤(4)在其内部设置有Al2O3/ZnO复合材料(5),其两端分别于第一细芯光纤(3)和第二细芯光纤(6)相对准熔接,并将干涉信号通过引出单模光纤(7)输出;所述光谱仪(8)对引出单模光纤(7)所输出的干涉模式执行透射光谱检测,并根据检测结构相应的获得传感数据。2.根据权利要求1所述的光纤紫外传感器,其特征在于,所述第一细芯光纤(3)和第二细芯光纤(6)长度被设定为1.5cm。3.根据权利要求1所述的光纤紫外传感器,其特征在于,所述空芯光纤(4)内生长Al2O3/ZnO复合材料(5),其长度设定为2cm。4.根据权利要求1所述的光纤紫外传感器,其特征在于,所述在空芯光纤(4)的内部生长Al2O3/ZnO复合材料(5)的方法是:利用水热法将生长混合溶液在反应釜200℃生长20小时后,通过去离子水多次洗涤在真空冷冻干燥24小时后,将其粉状物在1200℃下煅烧3小时得到Al2O3粉末,将其作为原料以1%-5%填充到水热法制备的ZnO溶液中,将清洁后的空芯光纤(4)浸入水热法制备...
【专利技术属性】
技术研发人员:沈涛,代小爽,冯月,李晓晓,
申请(专利权)人:哈尔滨理工大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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