[发明专利]一种基于光子晶体槽波导的多组分气体浓度测量方法

权利要求书

1.一种基于光子晶体槽波导的多组分气体浓度测量方法，包括传感单元、信号处理单元以及连接它们的光纤链路和计算机系统，所述的传感器单元包括激光器1、气室3、电流控制系统13以及信号发生器11，其特征在于：所述的气室3是由光子晶体槽波导构成的；所述的信号处理单元包括一个探测器5和一个锁相放大器7；电流控制系统13受到信号发生器11发出的正弦电信号的控制，输出的正弦调制电流将加载在激光器1的直流驱动电流上，调制后的光信号经过传输光纤2送至气室3，部分光信号会被气室3中的待测气体吸收，其余未被吸收的光经过光电探测器5转换为电信号后输送给锁相放大器7作为测量信号，而锁相放大器7同时还受到信号发生器11发出的与电流控制系统13接收到的调制频率相同的正弦电信号并将其作为参考信号，最后，锁相放大器7输出的电信号由串口传送至计算机系统9进行数据的采集、处理以及显示。

2.如权利要求1所述的一种基于光子晶体槽波导的多组分气体浓度测量方法，其特征在于：所述的激光器1，其工作波长为1565nm至1575nm，可输出功率最大为10mW的光信号；所述的信号发生器11可实现双通道任意波形输出，其中正弦波最高输出频率为20MHz；所述的光电探测器工作波长为1100nm至1650nm，响应度为0.95A/W；所述的锁相放大器7型号为SR830，其工作频率范围为1mHz至102.4kHz；所述的光纤链路2和4为普通单模光纤，芯径为9mm，包层直径为125mm。

3.如权利要求1所述的一种基于光子晶体槽波导的多组分气体浓度测量方法，其特征在于：所述的气室3中，光子晶体槽波导的晶格常数a=447nm，空气孔的半径r=0.30a，空气槽宽度                                                =0.32a，背景介质硅厚度h=220nm，通过在最靠近空气槽的第一排和第二排空气孔中分别填充不同折射率的液体来优化光子晶体槽波导的慢光特性，实现了群折射率最高可达150的宽带慢光，根据填充液体的不同，慢光的工作波长可在1564nm至1574nm范围内调节，而且慢光特性不受空气孔半径制备误差的影响。