[发明专利]基于Al2

说明书

本发明公开了基于Al₂O₃/ZnO的光纤紫外传感器，包括依次连接的光源、引入单模光纤、第一细芯光纤、空芯光纤、Al₂O₃/ZnO、第二细芯光纤、引出单模光纤和光谱仪，其光源为宽带光源，中心波长为1550nm；引入单模光纤用于接收和传输光源的光，并将其传输给第一细芯光纤；第一细芯光纤与引入单模光纤相对准熔接，产生干涉，并将干涉信号模式耦合至空芯光纤；空芯光纤内部设置Al₂O₃/ZnO，其两端于第一细芯光纤和第二细芯光纤相对准熔接，并将干涉信号引出单模光纤输出；光谱仪对引出单模光纤的干涉模式执行光谱检测，并获得传感数据。本发明还公开了相应的制作方法。据本发明借助于Al₂O₃/ZnO增强对紫外的吸收性，显著提高系统灵敏度，获得制作简单、便于封装的光纤紫外传感器。

技术领域

本发明属于光纤传感器技术领域，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。

背景技术

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(“Azad S,Parvizi R,Sadeghi E.Side-detecting optical fiber coatedwith Zn(OH)2 nanorods for ultraviolet sensing applications”,Laser Physics,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、难以封装等问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷以及改进需要，本发明提供了一种基于Al₂O₃/ZnO的光纤紫外传感器及其制作方法，其目的在于通过对光纤干涉性质的研究并对其灵敏部件的设计，由此有效的避开传感器锥体制作带来的封装困难的问题，同时Al₂O₃/ZnO复合材料增强对紫外的吸收性能，以此制备出高选择性及高灵敏性的光纤紫外传感器。

按照本发明的一个方面，提供了基于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)；