干涉型微納光纖氣體傳感關鍵技術(shù)研究.pdf

1、光纖氣體傳感技術(shù)在當前諸多領域擁有廣泛的應用需求和研究價值，探索傳感新機理，研制新型傳感器件，拓展化學氣體傳感應用成為相關領域的研究熱點。本文借助微納光纖的強倏逝場效應與外界環(huán)境相互作用制作高靈敏度折射率感知器件，并將微納光纖器件與納米復合材料結(jié)合實現(xiàn)高靈敏和高選擇性的氣體傳感。
　　首先，介紹了微納光纖的模式理論，并分析了絕熱和非絕熱條件下錐形過渡區(qū)的傳光特性。實驗上通過控制線性平移臺拉伸速度和拉伸長度，使制備的干涉型微納光纖器

2、件具有不同的腰區(qū)直徑和不同的過渡區(qū)長度，高性能的干涉型微納光纖器件的制備也為進一步實現(xiàn)氣體傳感提供了基礎。
　　其次，利用干涉型微納光纖器件對折射率的高靈敏特性進行濕度傳感研究。由于水蒸氣分子吸附在硅光纖表面使得局部折射率變化，通過監(jiān)測干涉譜的波長漂移而獲得濕度變化信息。將傳感器設計為U型探針結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)緊湊、測試方便。對比研究了不同直徑的微納光纖器件響應性能，結(jié)果表明直徑為4.75μm的傳感器在30％-90%RH濕度范圍內(nèi)具有

3、很高的線性度，靈敏度為114.7 pm/RHU。
　　最后，利用干涉型微納光纖器件為載體，將GO-ZnO納米復合材料涂覆在微納光纖表面對氨氣(NH3)的響應特性進行了研究。氧化鋅修飾的氧化石墨烯復合材料不僅分別展現(xiàn)出ZnO和GO獨自的特性，其表現(xiàn)出的協(xié)同效應對實現(xiàn)目標氣體分子的高靈敏和高選擇性具有重要作用。當 NH3吸附在 GO-ZnO表面后，通過它們間的電子轉(zhuǎn)移使微納光纖表面折射率發(fā)生變化。實驗結(jié)果表明，在室溫條件下該傳感器具有