19247

۱۹۲۴۷

حسگر فيبر نوري نازك شده براي آشكارسازي گاز هيدروژن و اندازه‌گيري فشار گازها

كارشناسي ارشد

فوتونيك

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۰۲/۳۰

دكتر محمد واحدي - دكتر حسين ثقفي فر

فيزيك

امروزه به علت حساسيت بالا و سرعت زياد حسگرهاي نوري مورد توجه قرار گرفته اند. يكي از انواع حسگرهاي نوري، حسگر فيبر نوري نازك شده مي‌باشد. فيبر نوري نازك شده با انجام عمليات حرارتي، در طول و قطرهاي مشخصي در آزمايشگاه ساخته مي‌شود. در بخش اول اين پروژه به مقايسه دو حسگر فيبر نوري نازك شده براي اندازه گيري فشار گاز با استفاده از بررسي توان خروجي در فشارهاي مختلف گاز مي‌پردازيم. همچنين ميزان جابجايي طيف تداخلي فيبر نازك شده در فشارهاي مختلف بررسي مي‌شود. در اين بخش، دو فيبر نوري با قطر كمره يكسان كه طول نازك شدگي يكي از آن‌ها دوبرابر ديگري بود و همچنين زاويه‌هاي نازك‌شدگي متفاوت داشتند را در نظر گرفتيم. سپس با تغيير فشار محيط اطراف، تغييرات توان خروجي فيبر نوري نازك شده كه حاصل تغييرات ضريب شكست محيط اطراف فيبر نوري نازك شده است، مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان مي‌دهند كه فيبر نازك شده‌اي كه غير‌بي‌دررو‌تر مي‌باشد، حساسيت بيشتري به عوامل خارجي نشان مي‌دهد. حساسيت به دست آمده μW/Bar 6.83 در طول‌ موج nm1557 مي‌باشد. همچنين جابجايي طيفي nm/Bar 0.4 براي اين فيبر به دست آمد. در بخش دوم اين پروژه به ساخت حسگر گاز هيدروژن مبتني بر فيبر نوري نازك شده پرداختيم، به اين ترتيب كه دو فيبر با قطرهاي كمره‌ حدود 20 و 17 ميكرومتر كه به ترتيب داراي طول‌هاي نازك شدگي 9 و 19 ميلي‌متر مي‌باشند را در نظر گرفتيم و واكنش فيبرهاي نوري نازك شده در حضور هيدروژن را مورد بررسي قرار داديم. مشاهده كرديم كه مشابه حالت قبل فيبري كه غيربي‌دروتر است، حساسيت بيشتري نسبت به تغييرات محيط نشان مي‌دهد. حساسيت به دست آمده در طول موج 1557 نانومتر در حدود 7.29 درصد مي‌باشد.

1397/05/30

Tapered fiber Hydrogen and gas pressure sensors

8/21/2018 12:00:00 AM

In this project we try to check the sensitivity of different tapered fiber optic sensors with different taper waist, length and angle. Tapered fibers are made by using an oxy-butane torch. In the first part of this project, we compare sensor performance of two tapered fiber optic sensors. We use two fibers with the same taper waist diameter of about 27μm and the lengths of 4mm and 8mm and different tapering angles. The response of two sensors to different N2 gas pressures are measured which demonstrate different sensitivities. The fiber with more non-adiabaticity shows better results. A sensitivity to gas pressure variations equal to 6.83μW/Bar was obtained. Also, the spectrum shift dependence to gas pressure was 0.4nm/Bar for this fiber. In the second part of this project, we used Pd-coated single mode tapered fibre to detect hydrogen. We use two fibers with the taper waist diameters of about 23μm and 17μm and the lengths of 9mm and 19mm and different tapering angles. a sensitivity to hydrogen equal to 7.29% was abtained.