基于石墨烯納米涂層光子晶體光纖及其氣敏性能研究.pdf

1、傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)和發(fā)展高新技術(shù)的重要支柱，具有廣泛的應(yīng)用。其中，氣敏傳感技術(shù)可以在硫化氫、一氧化碳、二氧化碳、氨氣、二氧化硫以及氮氧化合物等多種有毒有害氣體檢測方面發(fā)揮重要作用。隨著社會的發(fā)展，制造出能準(zhǔn)確檢測到大氣中有毒有害、易燃易爆氣體、性能優(yōu)異的氣體傳感器十分必要。
　　近年來，關(guān)于光子晶體光纖傳感器的研究尤為廣泛，光子晶體光纖也稱為微結(jié)構(gòu)光纖和多孔光纖，由于它獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點和新穎的光學(xué)特性，使得它在光通信、光器件和

2、光傳感等各大領(lǐng)域中獲得了極為廣泛的應(yīng)用，特別是在光纖傳感領(lǐng)域應(yīng)用最為突出。
　　石墨烯（Graphene）是一種類似蜂巢狀的結(jié)構(gòu)，而這種結(jié)構(gòu)是由六個碳原子組成的六元環(huán)，它一層的厚度約為0.334nm。本文在實驗中將光子晶體光纖與新興石墨烯材料結(jié)合，制備了基于石墨烯涂層光子晶體光纖氣體傳感器。
　　本文主要研究工作如下：
　　（1）使用古河S178A光纖熔接機(jī)，研究了光子晶體光纖與普通單模光纖的熔接參數(shù)和熔接損耗，并實現(xiàn)

3、了單模光纖與光子晶體光纖的熔接，熔接損耗低至0.03dB，成功制備了錐形光纖的微結(jié)構(gòu)。
　?。?）基于還原氧化石墨烯與所制備的光纖，制成石墨烯涂層的光子晶體光纖作為傳感器敏感元件，涂層厚度為80nm，主要包括高溫煅燒還原氧化石墨烯，光纖的固定，石墨烯涂層的成膜方法。
　?。?）自行簡易設(shè)計了基于石墨烯涂層光子晶體光纖氣敏元件的測試氣室，并結(jié)合光學(xué)平臺、計算機(jī)、ASE寬帶光源和AQ6370D光譜分析儀等設(shè)備成功搭建了氣敏測試平

4、臺。
　?。?）制備了不同濃度的硫化氫氣體，將所制備的不同濃度硫化氫氣體通入設(shè)計的氣室中，進(jìn)行敏感性能的測試，根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析了石墨烯納米涂層光子晶體光纖的氣體敏感性能，測試結(jié)果顯示其靈敏度為31.43pm/ppm。
　?。?）采用石墨烯和Cu納米粒子混合煅燒的方法，成功在石墨烯涂層光子晶體光纖基礎(chǔ)之上沉積Cu納米顆粒，與未沉積的石墨烯涂層進(jìn)行對比，觀察其光譜特性和氣敏性能，靈敏度為42.03pm/ppm。
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