基于石墨烯增敏的微納光纖光柵氣體傳感器研究.pdf

1、作為新一代傳感技術(shù)，光纖傳感在航空航天、國防軍事、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域有重要作用，其中微納光纖以大比例的倏逝場特性廣泛用于傳感研究，其與納米材料的結(jié)合，成為光纖傳感與化學(xué)傳感領(lǐng)域的重要方向，而如何實(shí)現(xiàn)生化分子的微量傳感也是該領(lǐng)域的一大難題。
　　石墨烯的出現(xiàn)，為微納光纖的倏逝場傳感技術(shù)提供了全新的選擇與方向。作為一種二維薄膜材料，石墨烯具有很好的分子吸附特性，對(duì)周圍環(huán)境較為敏感，且易于以各種方式和光纖微波導(dǎo)進(jìn)行組合。因此，進(jìn)行

2、關(guān)于石墨烯與微納光纖相結(jié)合的傳感研究，不僅在微納光學(xué)和納米材料的交叉學(xué)科中具有重要的意義，而且在未來分子級(jí)的超敏探測領(lǐng)域具有前沿的研究價(jià)值。
　　本文提出了一種石墨烯—微納光纖光柵的混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)用于氣體傳感，包裹微納光纖光柵的單層石墨烯，會(huì)使沿微納光纖光柵表面?zhèn)鬏數(shù)馁渴艌龅玫酱蠓鰪?qiáng)；同時(shí)吸附在石墨烯表面的氣體分子，會(huì)改變石墨烯的載流子濃度進(jìn)而改變其光學(xué)折射率，復(fù)合波導(dǎo)的有效折射率也將被改變，從而引起相應(yīng)的波長漂移和衰減，通過檢測

3、輸出光信號(hào)的變化完成氣體濃度和光譜之間的映射，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外界微量分子的濃度傳感。
　　首先，本文對(duì)于微納光纖光柵和石墨烯薄膜的性質(zhì)進(jìn)行研究，在理論上對(duì)微納光纖光柵的傳感特性進(jìn)行分析，針對(duì)石墨烯對(duì)微納光纖傳輸光場的影響，以及石墨烯與氣體分子的相互作用進(jìn)行探討，為石墨烯-微納光纖光柵混合波導(dǎo)的傳感性質(zhì)研究奠定了理論基礎(chǔ)。其次，本文對(duì)微納光纖光柵的制作及石墨烯薄膜的制備和表征進(jìn)行了說明，展開建模與相關(guān)仿真工作，為后續(xù)石墨烯—微納光纖光柵