[实用新型]基于单模‑拉制小芯单模‑单模光纤结构的分子态有机污染物监测传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于分子态有机污染物监测传感器，具体涉及一种基于单模-拉制小芯单模-单模光纤结构的分子态有机污染物在线监测传感器。

背景技术

随着现代技术的迅猛发展，对实验和生产的环境要求越来越高。分子态污染物对半导体生产、医疗、航天领域特别是高功率激光装置等具有相当非常大的影响。一方面分子态有机污染物严重影响半导体成品率；另一方面分子态有机污染物在强激光作用下产生聚集，导致光学元件表面损伤阈值的降低，从而影响整个装置的负载能力。因此对光学元件的制造、清洗、安装以及材料进行了严格的规定，以保证激光装置在安装、运行过程中尽可能减少分子态有机污染物。选材、清洗、安装及运行过程中洁净控制是远远不够的，主要由于高功率激光装置为巨大而复杂的真空系统，需要大量的粘合剂、润滑剂、高分子材料、垫圈等等。在低真空情况下，这些材料会产生可挥发的分子态有机污染物，在强光照射下会加剧这些挥发，这些污染物一方面沉积在光学元件表面形成薄膜，影响光束质量，一另方面吸收光能量产生微爆炸，导致光学元件阈值下降。为保证高功率激光系统的持续稳定工作，必须对激光装置中分子态有机污染物进行在线监测。目前有机污染物的测量方法主要有以下几种方式：(1)气相色谱-质谱联用法。该方法需要用准确度极高，但需要先用洁净采气罐对被测量环境进行气体采集，并需要专业人员利用气相色谱-质谱联用仪进行测量，该种方法费时、费力，分析时间较长，同时无法实现在线监测及真空环境监测需求。(2)石英晶体微平衡法。该方法是一种谐振式测量仪器，配合敏感材料可以进行微质量的测量，成本低廉。但由于该方法是体谐振式传感，受限于谐振频率，其精度为纳克量级，同时该方法实现分布式传感较为困难。(3)声表面波法。该方法谐振频率为百MHz量级，可以得到比石英晶体微平衡法更高的精度，该方法的表面积较大(几个平方毫米)且对光刻技术要求高。与其他检测方法相比，该种检测方法具有避免二次污染，可在线监测、灵敏度较高、易于扩展、便于集成且与普通光纤易于连接等优点，特别适合在传感领域应用。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种基于单模-拉制小芯单模-单模光纤结构的分子态有机污染物监测传感器，包括：

第一单模光纤；

拉制小芯单模光纤，其输入端与所述第一单模光纤的输出端熔接；所述拉制小芯单模光纤的表面附着溶胶-凝胶二氧化硅膜层；

第二单模光纤，其输入端与所述拉制小芯单模光纤的输出端熔接。

优选的是，所述第一单模光纤和第二单模光纤的直径均为125μm、芯径均为8～10μm。

优选的是，所述拉制小芯单模光纤所用的小芯光纤型号为SM450，纤芯直径为2～3μm。

优选的是，所述的拉制小芯单模光纤腰区长度为3～10mm，直径为10～20μm。

优选的是，所述敏感膜层材料为溶胶-凝胶二氧化硅膜层。

优选的是，所述溶胶-凝胶二氧化硅膜层的厚度为1～10μm。

优选的是，所述溶胶-凝胶二氧化硅膜层采用提拉镀膜法附着在拉制小芯单模光纤的表面。

优选的是，所述第一单模光纤与拉制小芯单模光纤采用光纤熔接技术进行无偏心熔接；所述第二单模光纤与拉制小芯单模光纤采用光纤熔接技术进行无偏心熔接。

优选的是，所述溶胶-凝胶二氧化硅膜层采用静电纺丝法附着在拉制小芯单模光纤的表面。

本实用新型至少包括以下有益效果：本实用新型的分子态有机污染物在线监测传感器，当超辐射发光二极管光源发出的光在第一单模光纤中传输，进入拉制小芯单模光纤中形成多模干涉，部分波长的光在其中形成波谷，而后进入第二单模光纤中继续传输，当带有溶胶-凝胶二氧化硅膜层的拉制小芯单模光纤处于被监测环境中导致拉制小芯单模光纤环境折射率变化，从而影响波导干涉条件变化，导致谐振波长的偏移，依据谐振波长的偏移量，获得被监测环境中分子态有机污染物浓度。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本实用新型基于单模-拉制小芯单模-单模光纤结构的分子态有机污染物在线监测传感器的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。