Improving the sensitivity of the HC-PBF based gas sensor by optimization of core size and mode interference suppression

Hassan Arman; Saeed Olyaee

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Improving the sensitivity of the HC-PBF based gas sensor by optimization of core size and mode interference suppression

机译：通过优化芯尺寸和模式干扰抑制来提高HC-PBF基气体传感器的灵敏度

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A hollow-core photonic bandgap fiber for gas sensing with high sensitivity was designed. Some undesirable parameters like mode interference and propagation losses can deteriorate the performance of PBF. By selecting an accurate and reasonable size of the fiber core, consequently modification the shape and size of the first row of holes surrounding the hollow-core, we could improve light intensity profile in the fiber core. According to the simulation results, at a reasonable core radius the relative sensitivity of gas sensor was improved to 96.57%. In addition, by mode interference suppression, we could minimize the effect of mode mismatch. Furthermore, by optimization of fiber structural parameters like lattice constant and air holes diameter, the PBF was single-mode. Considering the operation wavelength λ= 1.55 μm which is approximately equal to the acetylene gas absorption line, this fiber is suitable to be a high sensitivity gas sensor to detect absorbing gases.

机译：设计了一种具有高灵敏度气体感应的空心芯光子带隙纤维。一些不受欢迎的参数，如模式干扰和传播损耗可能会降低PBF的性能。通过选择精确且合理的纤维芯尺寸，因此改变了空心芯周围的第一行孔的形状和尺寸，我们可以改善光纤芯中的光强度曲线。根据仿真结果，在合理的核心半径下，气体传感器的相对敏感性提高至96.57％。另外，通过模式干扰抑制，我们可以最小化模式不匹配的效果。此外，通过优化晶格恒定和空气孔直径的光纤结构参数，PBF是单模。考虑到近似等于乙炔气体吸收管线的操作波长λ=1.55μm，该纤维适合于高灵敏度气体传感器以检测吸收气体。

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来源
《Optical and quantum electronics》 |2020年第9期|418.1-418.10|共10页
作者
Hassan Arman; Saeed Olyaee;
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作者单位

Nano-photonics and Optoelectronics Research Laboratory (NORLab) Faculty of Electrical Engineering Shahid Rajaee Teacher Training University (SRTTU) Lavizan Tehran 16788-15811 Iran;

Nano-photonics and Optoelectronics Research Laboratory (NORLab) Faculty of Electrical Engineering Shahid Rajaee Teacher Training University (SRTTU) Lavizan Tehran 16788-15811 Iran;

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收录信息美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Hollow-core; Gas sensor; Photonic bandgap fiber; Relative sensitivity; Mode mismatch; Mode interference;

机译：空心;气体传感器;光子带隙纤维;相对敏感性;模式不匹配;模式干扰;

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