1.基于MZ干涉倾斜光纤光栅测量变压器中氢气的传感器,其特征在于:由宽带光源(1),极化控制器(2),第一单模光纤(3),第一光纤错位熔接结构(4),第二单模光纤(5),倾斜光纤光栅(6),金薄膜(7),钯薄膜(8),疏水疏油涂层(9),第二光纤错位熔接结构(10),第三单模光纤(11),光纤光谱仪(12)组成;其中第二单模光纤(5)中间部分纤芯刻有倾斜光纤光栅(6),倾斜光纤光栅(6)栅区包层表面镀有一层金薄膜(7),金薄膜(7)表面再镀上一层钯薄膜(8),整个传感结构都涂覆有疏水疏油涂层(9);极化控制器(2)左端与宽带光源(1)连接,右端与第一单模光纤(3)左端连接,第一单模光纤(3)右端与第二单模光纤(5)左端纤芯错位3.5微米形成第一光纤错位熔接结构(4),第二单模光纤(5)右端与第三单模光纤(11)左端纤芯错位3.5微米形成第二光纤错位熔接结构(10),第三单模光纤(11)右端连接着光纤光谱仪(12);第一光纤错位熔接结构(4)和第二光纤错位熔接结构(10)形成的马赫曾德尔干涉在光谱中形成干涉峰;
所述传感器在使用时,宽带光源(1)发出的入射光通过极化控制器(2)极化为P偏振光进入倾斜光纤光栅(6)时,绝大多数入射光被耦合为后向传输的包层模式,由于倾斜光纤光栅(6)包层表面镀有50nm厚的金薄膜(7),符合相位匹配条件的包层模式λcl会在金薄膜(7)表面发生表面等离子共振,形成表面等离子体波;包层模式λcl能量转化为表面等离子体波,在透射谱上会形成透射峰;
所述相位匹配条件具体如下所示:
λcl=[neff.co(λcl)+neff.cl(λcl)])*Λg (1)
其中,neff.co(λcl)为纤芯模式在波长为λcl下的有效折射率,neff.cl(λcl)为包层模式在波长为λcl下的有效折射率,Λg为倾斜光纤光栅(6)有效周期;
当镀在金薄膜(7)上的钯薄膜(8)吸收氢气时,其体积发生剧烈膨胀,导致电介质层折射率发生改变,进而符合相位匹配条件的包层模式λcl发生变化,通过测量透射谱中透射峰发生的波长漂移,可精确测量出氢气浓度;
入射光经过第一光纤错位熔接结构(4)时,部分光耦合进入包层,经过第二光纤错位熔接结构(10)时该部分光耦合进入纤芯,形成马赫增德尔干涉。
2.根据权利要求1所述的基于MZ干涉倾斜光纤光栅测量变压器中氢气的传感器,其特征在于:所述的倾斜光纤光栅(6)由单模光纤通过相位掩模法制作而成,长度为20mm,光栅周期为556.6nm。
3.根据权利要求1所述的基于MZ干涉倾斜光纤光栅测量变压器中氢气的传感器,其特征在于:所述的金薄膜(7)厚度为50nm,采用磁控溅射法镀在倾斜光纤光栅(6)栅区包层表面。
4.根据权利要求1所述的基于MZ干涉倾斜光纤光栅测量变压器中氢气的传感器,其特征在于:所述的钯薄膜(8)厚度为200um,采用磁控溅射法镀在金薄膜(7)表面。
5.根据权利要求1所述的基于MZ干涉倾斜光纤光栅测量变压器中氢气的传感器,其特征在于:所述的疏水疏油涂层(9)为氨基丙烯酸树脂、SiO2纳米粒子和氟硅烷复合制成的纳米材料,直接涂覆在传感结构上,避免绝缘油对传感器造成污染。