项目名称: 基于慢光的新型高灵敏度光学气体传感技术基础研究

项目编号: No.61203206

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 自动化学科

项目作者: 王琦

作者单位: 东北大学

项目金额: 26万元

中文摘要: 光子晶体波导在室温可实现光速变慢,且结构紧凑。光子晶体结构具有多样性,用光子晶体波导替代传统气体吸收池用于光纤气体传感系统中,利用其慢光效应,将大大提高气体的吸收系数,使检测系统的灵敏度得到极大提高,同时能减小气体吸收池的体积。本研究提出将慢光光子晶体槽波导应用于气体浓度光学检测的新理论、新技术和新方法,有效提高检测系统的分辨率和灵敏度。主要内容包括:提出并建立光子晶体槽波导减慢光速的理论模型和实验系统;研究光子晶体槽波导中慢光提高气体吸收系数的新理论和新方法;研究一种基于慢光光子晶体槽波导的新型气体浓度检测技术,不仅为流程工业生产过程参数监测与控制提供有效的手段,还为流程工业生产中易燃易爆、有毒有害气体的环境安全问题实时在线高灵敏度监测技术提供了有效的方法。

中文关键词: 光纤传感器;痕量气体检测;光子晶体槽波导;慢光;高灵敏度

英文摘要: Photonic crystal waveguide can make light slowed down and its structure is compacted at room temperature. The structure of photonic crystal waveguide has diversity and it can be used in the system of optical gas sensor instead of traditional gas cell. We can get larger gas absorption coefficient by using its slow light effects and at the same time the sensitivity of this system can be greatly enhanced. The volume of the gas cell can be decreased. We propose the new method of applying photonic crystal waveguide to optical gas sensor, study the new method and technology about how gas absorption coefficient can be increased and the sensitivity of this system enhanced by the slow light in the photonic crystal waveguide. The main contents include proposing and establishing the theoretical model of letting the light velocity slow down by using photonic crystal waveguide,analysising on the influence of light velocity by changing photonic crystal waveguide structure, numerical modeling and experimental research; proposing and establishing the new method and technology of increasing the gas absorption coefficient by using photonic crystal waveguide, designing structure of photonic crystal waveguide with lower group velocity, using photonic crystal waveguide as gas cell, establishing optical gas sensing system, studying

英文关键词: Optical sensor;Trace gas detection;Photonic crystal slot waveguide;Slow light;High sensitivity

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