Разработан трехмерный микрорезонатор, основанный на использовании кварцевой настройки. Его эффективность оценена путем обнаружения метана с помощью волоконно-оптического лазера с распределенной обратной связью. Предельная концентрация метана, обнаруживаемая при атмосферном давлении, средней мощности возбуждающего излучения 8 мВт и постоянной времени усилителя 1 с, что соответствует нормированному коэффициенту шума 5×10- 9 см- 1 ×Вт/Гц1/ 2 , составила 15.6 ppb.. Анализ дисперсии показывает, что система стабильна и может быть основой для портативного газоанализатора. Обсуждаются подходы к улучшению характеристик данного сенсора. Предложенная конструкция экономит время изготовления микрорезонатора.
A 3D-printed microresonator based on a quartz tuning fork has been developed. The sensor performance is evaluated by detection of methane with a fiber-coupled distributed feedback diode laser. In combination with wavelength modulation spectroscopy, a minimum detectable concentration of 15.6 ppb by volume is achieved at atmospheric pressure with an 8-mW average optical excitation power and a lock-in amplifier time constant of 1 s, which corresponds to a 1σ normalized noise equivalent absorption coefficient of 5×10- 9 cm- 1 × W/Hz1/ 2 . An Allan variance analysis shows that the system has long-term stability and can serve as the basis for a portable gas analyzer. Approaches to improve the current sensor performance are also discussed. This design greatly reduces the time of manufacturing the microresonator.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.