شبيه سازي و ساخت حسگر فيبر نوري نازك شده جهت آشكارسازي هيدروژن

Simulation and Fabrication of Tapered Fiber Optics Hydrogen Sensor

در اين مقاله شبيه سازي و ساخت حسگر گازي براساس فيبر نازك شده بوسيله اندازه گيري طيف خروجي در حضور گاز با غلظت هاي مختلف هيدروژن مورد بررسي قرار گرفته و گزارش شده است. فيبرها با شعله اكسي بوتان تا قطرهاي μm 5 / 15 و μm 6 / 26 نازك شدهاند. سپس لايه نشاني به روش كندوپاش فيزيكي با ضخامت nm 14 انجام شد. خروجي حاصله با كمك ليزر فيدبك توزيعي در طول موج nm 1550 و تحليلگر طيف نوري ( OSA ) بدست آمد و حساسيت حسگرها براي گاز هيدروژن مورد تحليل و بررسي قرار گرفت. اين حساسيت به ترتيب براي فيبرهاي μm 15/5 و μm 26/6 معادل 7 درصد تغييرات و 2/3 درصد تغييرات در ازاي حضور 4 درصد هيدروژن و با زمان پاسخ s13 و s17/6 بدست آمد. حسگرهاي ساخته شده در آزمون تكرارپذيري نيز رفتار موردقبولي را نشان دادند. همچنين شبيه سازي هاي انجام شده تطابق خوبي با نتايج آزمايشگاهي را ارائه مي دهند. تغيير محسوس شدت در غلظت هاي زير 4 درصد، شناسايي هيدروژن را ساده و دقيق مي سازد.

In this paper, we report simulation and fabrication of a gas sensor based on tapered fiber by measuring the output power in the presence of different hydrogen concentrations. The fibers were tapered to 15.5 μm and 26.6 μm by using oxy-butane torch and thin film deposition with the thickness of 14nm was done by physical vapor sputtering method. The output spectrum is obtained using a 1550nm laser source and an optical spectrum analyzer (OSA) and the sensitivities of the tapered fiber sensors are determined. It is shown that by increasing the percentage of the hydrogen in the surrounding environment, and in the presence of 4% hydrogen for tapered fibers of diameter 15.5μm and 26.6 μm, the output power is changed by 7% and 2.3% with sensor response times of 13 and 17.6 seconds respectively. In addition, the repeatability tests of the fabricated sensors demonstrate acceptable results. Simulation of the tapered fiber sensors demonstrates good agreement with experimental results. Perceptible change in intensity for densities below 4% makes hydrogen detection easy and accurate.