The effect of photonic crystal fibre structure on the performance of Mach-Zehnder interferometer fibre optic gas sensors
Notice bibliographique
Résumé
A compact refractive index (RI) sensor, based on the Mach-Zehnder Interferometer (MZI), has been developed and experimentally evaluated for the highly sensitive detection and quantification of gases (Helium, Methane, and Carbon Dioxide). The RI sensor utilizes a variety of fibre types: Single Mode Fibre (SMF), Photonic Crystal Fibre (PCF), and Hollow-Core Photonic Crystal Fibre (HC-PCF). In order to fabricate the MZI sensors, a short length of sensing fibre was positioned between a lead-in and a lead-out single mode fibre (SMF) with an air gap at each interface. Three types of sensors were fabricated using this configuration employing 4 mm stub of: (i) PCF, (ii) 10 µm HC-PCF, and (iii) 20 µm HC-PCF as the sensing elements. The performance of these sensors, for detecting and measuring the quantity of gas present, were compared. The transmission spectrum of MZI sensors are formed by interference between the cladding and core modes. These transmission signals correspond to the frequency components in the sensor’s Fast Fourier Transform (FFT) spectrum. The effect of gap distance on the number and amplitude distribution of the modes was examined in an effort to optimize the design elements. The resulting fiber sensors can measure the RI of a gas-filled cavity and they showed high-sensitivity to helium, methane, and carbon dioxide. The highest RI sensitivity of 3210 nm/RIU was demonstrated in the RI range of 1.0000347-to-1.000449 by a sensor with a 4 mm long sensing stub element of 10 µm HC-PCF. Cyclic tests with the group of gases demonstrated that the measurements are highly repeatable. The measurement response and recovery times for all sensors were determined, and it was concluded that the 20 µm HC-PCF sensor has the fastest response/recovery time and the PCF sensor has the slowest. This research illustrates that the sensors fabricated by the proposed method have potential for improving the ability to detect and quantify pure gases. Additionally, the sensors are highly sensitive to low percentages of CO2, making them suitable for greenhouse gas measurement.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».