表面修飾微納光纖的溫度-氣體傳感機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微納光纖以其微型尺寸、超大比例倏逝場、高靈敏度、無源低損耗、抗電磁干擾、適于惡劣環(huán)境、易于集成等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于石油化工、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療安全、智能家居等傳感領(lǐng)域。同時(shí)，石墨烯、二硫化鉬等新材料的出現(xiàn)以及其特性的挖掘，使得新材料與微納光纖的結(jié)合成為可能，不僅大大提高了探測靈敏度，而且廣泛增加了可監(jiān)測參量。
　　本論文針對環(huán)境監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)中所需的高精度溫度和氣體探測需求，系統(tǒng)全面地開展了表面修飾微納光纖傳感技術(shù)的機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究，主要的工作

2、內(nèi)容包括如下幾個(gè)方面：
　　(1)基于微納光纖波導(dǎo)模型，對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)情況下光纖的模場分布進(jìn)行了充分的理論仿真和分析，并對微納光纖的制備工藝做了深入探討和實(shí)驗(yàn)研究。
　　(2)設(shè)計(jì)石墨烯表面修飾微納光纖的復(fù)合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，對光學(xué)誘導(dǎo)沉積法、一步轉(zhuǎn)移法和石墨烯膜支撐法等三種制備方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
　　(3)提出了基于石墨烯表面修飾微納光纖的溫度傳感器，用 Comsol軟件仿真計(jì)算了石墨烯修飾微納光纖復(fù)合波導(dǎo)的光場分布，分析了

3、基于透射光強(qiáng)檢測的溫度傳感機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，分別進(jìn)行了基于石墨烯粉末表面修飾微納光纖及石墨烯膜表面修飾微納光纖的溫度傳感實(shí)驗(yàn)研究，獲得了升溫時(shí)0.1018dB/℃、降溫時(shí)0.1052dB/℃的靈敏度，以及高達(dá)0.0098℃的溫度分辨率。
　　(4)提出了基于石墨烯表面修飾微納光纖的氨氣傳感器，分別設(shè)計(jì)了基于石墨烯表面修飾微納光纖功率檢測和波長檢測的傳感方案，并進(jìn)行了傳感機(jī)理分析和實(shí)驗(yàn)研究。利用功率解調(diào)方案實(shí)現(xiàn)了0.1352 dB/