表面修飾微納光纖的溫度-氣體傳感機理及實驗研究.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)勢廣泛應用于石油化工、工業(yè)生產、醫(yī)療安全、智能家居等傳感領域。同時，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的機理及實驗研究，主要的工作

2、內容包括如下幾個方面：
　　(1)基于微納光纖波導模型，對不同結構參數(shù)情況下光纖的模場分布進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驗研究。
　　(2)設計石墨烯表面修飾微納光纖的復合波導結構，對光學誘導沉積法、一步轉移法和石墨烯膜支撐法等三種制備方法進行實驗研究。
　　(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軟件仿真計算了石墨烯修飾微納光纖復合波導的光場分布，分析了

3、基于透射光強檢測的溫度傳感機理。在此基礎上，分別進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驗研究，獲得了升溫時0.1018dB/℃、降溫時0.1052dB/℃的靈敏度，以及高達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，分別設計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，并進行了傳感機理分析和實驗研究。利用功率解調方案實現(xiàn)了0.1352 dB/