干涉型微納光纖氣體傳感關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、光纖氣體傳感技術(shù)在當(dāng)前諸多領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用需求和研究?jī)r(jià)值，探索傳感新機(jī)理，研制新型傳感器件，拓展化學(xué)氣體傳感應(yīng)用成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文借助微納光纖的強(qiáng)倏逝場(chǎng)效應(yīng)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(fù)合材料結(jié)合實(shí)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(guò)渡區(qū)的傳光特性。實(shí)驗(yàn)上通過(guò)控制線性平移臺(tái)拉伸速度和拉伸長(zhǎng)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(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度，高性能的干涉型微納光纖器件的制備也為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)氣體傳感提供了基礎(chǔ)。
　　其次，利用干涉型微納光纖器件對(duì)折射率的高靈敏特性進(jìn)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(guò)監(jiān)測(cè)干涉譜的波長(zhǎng)漂移而獲得濕度變化信息。將傳感器設(shè)計(jì)為U型探針結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)緊湊、測(cè)試方便。對(duì)比研究了不同直徑的微納光纖器件響應(yīng)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(fù)合材料涂覆在微納光纖表面對(duì)氨氣(NH3)的響應(yīng)特性進(jìn)行了研究。氧化鋅修飾的氧化石墨烯復(fù)合材料不僅分別展現(xiàn)出ZnO和GO獨(dú)自的特性，其表現(xiàn)出的協(xié)同效應(yīng)對(duì)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)氣體分子的高靈敏和高選擇性具有重要作用。當(dāng) NH3吸附在 GO-ZnO表面后，通過(guò)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在室溫條件下該傳感器具有