Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cảm biến metan nhạy cao dựa trên sợi quang tinh thể hai lõi với lỗ bên được phủ film hợp chất
Tóm tắt
Một cảm biến metan nhạy cao dựa trên sợi quang tinh thể hai lõi (PCF) được đề xuất và phân tích. Hai lỗ bên cực lớn của PCF được đánh bóng và phủ một lớp film nhạy với metan nhằm đạt được đáp ứng nhanh và độ nhạy cao. Phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để nghiên cứu mối quan hệ giữa hiệu suất cảm biến khí và các tham số cấu trúc. Khi nồng độ metan tăng từ 0 đến 3%, độ nhạy khí và giới hạn phát hiện thấp có thể đạt được lần lượt là 4,60 nm/% và 435 ppm. Cảm biến được đề xuất với độ nhạy cao và cấu trúc đơn giản có giá trị thực tiễn lớn và triển vọng ứng dụng cho việc giám sát khí môi trường.
Từ khóa
#cảm biến metan; sợi quang tinh thể; độ nhạy cao; giám sát khí môi trườngTài liệu tham khảo
An, G., Li, S., Yan, X., et al.: Extra-broad photonic crystal fiber refractive index sensor based on surface plasmon resonance. Plasmonics 12(2), 465–471 (2017)
Ayyanar, N., Vasantha, J.R.R., Vigneswaran, D., et al.: Highly efficient compact temperature sensor using liquid infiltrated asymmetric dual elliptical core photonic crystal fiber. Opt. Mater. 64, 574–582 (2017)
Chen, N.K., Chi, S.: Influence of a holey cladding structure on spectral characteristics of side-polished endlessly single-mode photonic crystal fibers. Opt. Lett. 31(15), 2251–2253 (2006)
Kundu, S.: A review on understanding explosions from methane–air mixture. J. Loss Prev. Process Ind. 40, 507–523 (2016)
Liu, Z., Tse, M.L.V., Wu, C., et al.: Intermodal coupling of supermodes in a twin-core photonic crystal fiber and its application as a pressure sensor. Opt. Express 20(19), 21749–21757 (2012)
Liu, Q., Li, S., Chen, H., et al.: Photonic crystal fiber temperature sensor based on coupling between liquid-core mode and defect mode. IEEE Photonics J. 7(2), 1–9 (2015)
Liu, H., Wang, M., Wang, Q., et al.: Simultaneous measurement of hydrogen and methane based on PCF-SPR structure with compound film-coated side-holes. Opt. Fiber Technol. 45, 1–7 (2018)
Ma, J., Yu, H.H., Jiang, X., et al.: High-performance temperature sensing using a selectively filled solid-core photonic crystal fiber with a central air-bore. Opt. Express 25(8), 9406–9415 (2017)
Naeem, K., Kwon, I.B., Chung, Y.: Multibeam interferometer using a photonic crystal fiber with two asymmetric cores for torsion, strain and temperature sensing. Sensors 17(1), 132 (2017)
Qian, X., Zhao, Y., Zhang, Y., et al.: Theoretical research of gas sensing method based on photonic crystal cavity and fiber loop ring-down technique. Sens. Actuators B Chem. 228, 665–672 (2016)
Rifat, A.A., Mahdiraji, G.A., Ahmed, R., et al.: Copper-graphene-based photonic crystal fiber plasmonic biosensor. IEEE Photonics J. 8(1), 1–8 (2017)
Saitoh, K., Koshiba, M.: Full-vectorial imaginary-distance beam propagation method based on a finite element scheme: application to photonic crystal fibers. IEEE J. Quantum Electron. 38(7), 927–933 (2002)
Saitoh, K., Sato, Y., Koshiba, M.: Coupling characteristics of dual-core photonic crystal fiber couplers. Opt. Express 11(24), 3188–3195 (2003)
Vera, E.R., Cordeiro, C.M.B., Torres, P.: High sensitive temperature sensor using Sagnac loop interferometer based on side-hole photonic crystal fiber filled with metal. Appl. Opt. 56(2), 156–162 (2017)
Wang, J., Pei, L., Weng, S., et al.: A tunable polarization beam splitter based on magnetic fluids-filled dual-core photonic crystal fiber. IEEE Photonics J. 9(1), 1–10 (2017)
Wu, Z.F., Zheng, C.T., Liu, Z.W., et al.: Investigation of a slow-light enhanced near-infrared absorption spectroscopic gas sensor, based on hollow-core photonic band-gap fiber. Sensors 18(7), 2192 (2018)
Yang, J., Tao, C., Li, X., et al.: Long-period fiber grating sensor with a styrene-acrylonitrile nano-film incorporating cryptophane A for methane detection. Opt. Express 19(15), 14696–14706 (2011)
Yang, J., Zhou, L., Huang, J., et al.: Sensitivity enhancing of transition mode long-period fiber grating as methane sensor using high refractive index polycarbonate/cryptophane A overlay deposition. Sens. Actuators B Chem. 207, 477–480 (2015)
Yang, J., Zhou, L., Che, X., et al.: Photonic crystal fiber methane sensor based on modal interference with an ultraviolet curable fluoro-siloxane nano-film incorporating cryptophane A. Sens. Actuators B Chem. 235, 717–722 (2016)
Yang, J., Che, X., Shen, R., et al.: High-sensitivity photonic crystal fiber long-period grating methane sensor with cryptophane-A-6Me absorbed on a PAA-CNTs/PAH nanofilm. Opt. Express 25(17), 20258–20267 (2017)
Zhang, Y.N., Zhao, Y., Wang, Q.: Measurement of methane concentration with cryptophane E infiltrated photonic crystal microcavity. Sens. Actuators B Chem. 209(209), 431–437 (2015)
Zhu, G.Q., Li, X.M., Tao, C.Y., et al.: Optical fiber methane sensor based on SAN film containing cryptophane-E-(OEt)_6. Chin. Opt. Lett. 10(10), 10–12 (2012)