中红外空心Bragg光纤的制备及在气体传感中的应用

石立超; 张巍; 金杰; 黄翊东; 彭江得

doi:10.7498/aps.61.054214

摘要

空心Bragg光纤可广泛用于气体传感, 但要求它的传输通带处于中红外波段, 以便与待测气体的基频吸收峰匹配. 本文提出了空心Bragg光纤传输通带的一种设计方法与波长控制工艺, 可以实现传输通带在2.512 m内任意波长的空心Bragg光纤的制备. 实验制备出一阶传输通带分别在10.6 m和 3.3 m的光纤样品, 利用截断法测量出其一阶传输通带损耗分别为5.9 dB/m和8.8 dB/m. 利用在传输通带在3.3 m的样品中注入和排出甲烷/氮气混合气体, 观察到了光纤样品透射谱随注入气体浓度的变化, 并用指数稀释法初步测量了该系统的浓度探测极限约为26 ppm, 验证了该光纤应用于气体传感的可行性.

关键词:

Abstract

In its application of gas sensing, the transmission band of the hollow-core Bragg fiber should match the main absorption peak of the target gas. In this paper, we introduce the design method of the hollow-core Bragg fiber transmission band and develop a fabrication process supporting its transmission band control. Fiber samples with fundamental transmission bands at 10.6 m and 3.3 m are fabricated, whose transmission losses are 5.9 dB/m and 8.8 dB/m, respectively, measured by the cut-back method. Utilizing the fiber sample with a transmission band of 3.3 m, the injection and the expulsion of CH4/N2 gas are realized and observed by the change of fiber transmission spectrum. The detection limit of the experimental system is measured to be 26 ppm for CH4 by exponential dilution method, demonstrating the feasibility of hollow-core Bragg fiber in its application of gas sensing.

Keywords:

作者及机构信息

1.
清华大学电子工程系, 北京市 100084

基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB327600)、国家自然科学基金(批准号: 60777032)和北京市自然科学基金(批准号: 4102028)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Department of Electronic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China

Funds: Project supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2010CB327600), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60777032) and the Natural Sciencen Foundation of Beijing, China (Grant No. 4102028).

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施引文献

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