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专利号: 2021116284060
申请人: 岭南师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种表面等离子体共振二氧化氮气体传感装置,其特征在于,包括C波段宽带光源、第一光纤环形器、光纤光栅、第二光纤环形器、光纤准直器、直角棱镜、复合薄膜、Au膜、光电探测器、数据采集卡和计算机;

所述C波段宽带光源用于发出光纤通信C波段的宽带光;

所述第一光纤环形器与所述C波段宽带光源通过光纤连接,所述第一光纤环形器用于接收并发射所述宽带光;

所述光纤光栅与所述第一光纤环形器通过光纤连接,所述光纤光栅用于对入射的所述宽带光进行反射,反射出光纤光栅特征波长的窄带光给所述第一光纤环形器;

所述第二光纤环形器与所述第一光纤环形器通过光纤连接,所述第二光纤环形器用于接收并发射所述窄带光;

所述光纤准直器与所述第二光纤环形器通过光纤连接,所述光纤准直器用于将所述窄带光准直成平行光;

所述直角棱镜与所述光纤准直器固定连接,所述直角棱镜的第一面和第二面上均设置所述复合薄膜,所述直角棱镜的第三面上设置所述Au膜;其中,所述第一面与所述第二面之间的夹角为90°,所述第三面与所述第一面和所述第二面之间的夹角均为45°;所述复合薄膜包括由下而上依次设置的Au薄膜、TiO2薄膜和ITO薄膜;所述Au薄膜用于使所述平行光以设定入射角入射,激发所述Au薄膜上的表面等离子体共振;所述TiO2薄膜用于调节共振条件,使所述平行光以设定反射率反射;所述ITO薄膜用于在NO2气体夺取所述ITO薄膜的表面电子后,所述ITO薄膜的复介电常数变化,使所述共振条件发生变化,并使所述设定反射率发生变化;所述Au膜用于对反射至所述Au膜的平行光进行原路反射,使原路反射的平行光依次经所述直角棱镜的第二面、所述直角棱镜的第一面、所述光纤准直器和所述第二光纤环形器进入所述光电探测器;

所述光电探测器与所述第二光纤环形器通过光纤连接;所述光电探测器用于将所述原路反射的平行光转化为光电流信号;

所述数据采集卡与所述光电探测器通过电缆连接;所述数据采集卡用于将所述光电流信号转换成电压信号;

所述计算机与所述数据采集卡通过电缆连接;所述计算机用于根据所述电压信号得到NO2气体的浓度。

2.根据权利要求1所述的表面等离子体共振二氧化氮气体传感装置,其特征在于,还包括硬塑料直管;

所述硬塑料直管设置于所述直角棱镜与所述光纤准直器之间;所述硬塑料直管用于采用紫外固化胶固定连接所述直角棱镜和所述光纤准直器。

3.根据权利要求1所述的表面等离子体共振二氧化氮气体传感装置,其特征在于,所述光纤准直器为单模光纤准直器。

4.根据权利要求1所述的表面等离子体共振二氧化氮气体传感装置,其特征在于,所述光纤为单模光纤。

5.根据权利要求1所述的表面等离子体共振二氧化氮气体传感装置,其特征在于,所述光纤准直器与所述第二光纤环形器之间光纤的长度与远程传输的距离等同。

6.根据权利要求1所述的表面等离子体共振二氧化氮气体传感装置,其特征在于,所述Au薄膜的厚度为30nm;所述TiO2薄膜的厚度为56nm;所述ITO薄膜的厚度为5nm。

7.根据权利要求1所述的表面等离子体共振二氧化氮气体传感装置,其特征在于,所述Au膜的厚度为400nm。

8.根据权利要求1所述的表面等离子体共振二氧化氮气体传感装置,其特征在于,所述设定入射角为45°。

9.根据权利要求1所述的表面等离子体共振二氧化氮气体传感装置,其特征在于,所述设定反射率为0.5。