[发明专利]光纤传感器

说明书

等离子体光纤、等离子体光学传感器、及其制造方法。纤芯传送其内的光学信号并且提供暴露于流体下的等离子体感测区域。所述等离子体感测区域仅形成于所述纤芯的外表面的一部分上。所述等离子体感测区域在所述外表面的所述部分内提供接口，以供所传送信号至少部分地射出所述纤芯并且使得在所述纤芯中传送修改光学信号。光学信号发生器可以向所述等离子体光纤提供所述光学信号；光学信号接收器可以将所传送光学信号与所述修改光学信号区分开；并且处理器模块可以分析所述修改光学信号并且标识存在于所述感测区域处的所述流体的物理特性。

优先权声明

本非临时专利申请要求基于2016年5月12日以阿里礼萨·哈桑尼(AlirezaHASSANI)和法赫德·本驰克罗恩(Fahd BENCHEKROUN)的名义提交的申请号为62/335,215、名称为“OPTICAL FIBER HUMIDITY SENSOR BASED ON SURFACE PLASMON(基于表面等离子体的光纤湿度传感器)”的在先美国临时专利申请的优先权，所述临时专利申请通过引用以其全文结合于此。

技术领域

本发明总体上涉及传感器，并且更具体地涉及湿度传感器和气体传感器。

背景技术

湿度监测帮助防止例如像服务器室等电子装置环境中的腐蚀、静电。制药工业、航天和航空航天、油气工业、化学工业、数据中心、博物馆、档案馆、服务器室、医疗保健和仓库是湿度监测可能相关的环境的几个示例。用于湿度监测的其他应用也存在，并且可以帮助防洪或者控制针对更好室内空气质量的最佳期望湿度范围。

现有的湿度监测解决方案已经在准确性、灵敏度、响应时间和漂移方面显示出局限性。

本发明解决了对具有更高的准确性、增强的灵敏度、更快的响应时间和/或无漂移的湿度监测解决方案的需求。

发明内容

提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本概述既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或重要特征，也不旨在用作确定所要求保护的主题的范围的辅助手段。

本发明的第一方面涉及一种等离子体光纤，所述等离子体光纤包括：纤芯，用于在其内传送光学信号，所述纤芯提供暴露于所述流体下的等离子体感测区域，所述等离子体感测区域仅形成于所述纤芯的外表面的一部分上。所述等离子体感测区域在所述外表面的所述部分内提供接口，以供所传送信号至少部分地射出所述纤芯并且使得在所述纤芯中传送修改光学信号。

所述等离子体光纤可以进一步可选地包括光纤包层，所述光纤包层用于防止在所述纤芯中传送的所述光学信号从其射出所述纤芯的所述外表面的所述部分的外部。

所述等离子体感测区域的所述接口可以由在其上形成的一个或多个材料层形成。所述一个或多个层可以包括例如用于感测所述流体中是否存在特定分子的沉积金层。所述金层的厚度可以在20nm与50nm之间(优选地为40nm)，以用于感测所述流体中是否存在水分子。玻璃层(大约为10nm)可以可选地被添加在所述金层之上。所述一个或多个层还可以进一步包括用于感测所述流体中是否存在氢的沉积钯层。在这类情况下，所述一个或多个层进一步包括在所述金层之上的、用于感测所述流体中是否存在氢的沉积银层或沉积钽层。所述银层或钽层的厚度可以为10nm到30nm，并且所述钯层的厚度可以为150nm到350nm。

所述等离子体感测区域的所述接口可以设置在其开口端处。可替代地，所述等离子体感测区域的所述接口可以设置在其一个或多个弯曲处。

本发明的第二方面涉及一种等离子体光学传感器，所述等离子体光学传感器包括：关于本发明的所述第一方面而描述的等离子体光纤、用于向所述等离子体光纤提供所述光学信号的光学信号发生器、将所传送的光学信号与修改光学信号区分开的光学信号接收器、以及分析修改光学信号并且标识存在于所述感测区域处的所述流体的物理特性的处理器模块。