详情

原文传递基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统

专利名称：	基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统
摘要：	本发明公开了基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统，包括宽带光源、偏振控制器、单模光纤、石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器、样品反应皿、光谱分析仪及计算机，所述的石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器由表面涂覆石墨烯薄膜的倾斜光纤光栅构成，所述的石墨烯支持s偏振模式的传播，导致s偏振泄漏模能充分与纤芯模发生模式耦合，从而在所述的石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器透射光谱中产生增强的s偏振泄漏模谐振，利用所述的s偏振泄漏模谐振实现高灵敏周期性传感检测。本发明的优点在于传感灵敏度高于其他倾斜光纤光栅传感方法，如表面等离子体共振、包层模谐振及干涉等方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	温州大学
发明人：	李志红;阮秀凯;戴瑜兴
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910739880.7
公开号：	CN110487729A
代理机构：	温州名创知识产权代理有限公司
代理人：	陈加利
分类号：	G01N21/21(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	325000 浙江省温州市瓯海区东方南路38号温州市国家大学科技园孵化器
主权项：	1.一种基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统，其特征在于包括：宽带光源(1)、偏振控制器(2)、单模光纤(3)、石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)、样品反应皿(5)、光谱分析仪(6)及计算机(7)，其中，所述的宽带光源(1)输出非偏振光，所述的宽带光源(1)与偏振控制器(2)的一端连接，所述的偏振控制器(2)用于将所述的宽带光源(1)输出的非偏振光转化为单一偏振方向的s偏振光，偏振控制器(2)的另一端经单模光纤(3)与石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)的一端连接，石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)置于样品反应皿(5)中样品的内部，石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)的另一端经单模光纤(3)与光谱分析仪(6)的一端连接，光谱分析仪(6)的另一端与计算机(7)连接；所述石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器，其特征在于包括倾斜光纤光栅(8)和石墨烯薄膜(9)，倾斜光纤光栅(8)刻写在单模光纤的纤芯区域，石墨烯薄膜(9)涂覆在倾斜光纤光栅(8)的包层表面，所述的石墨烯(9)支持s偏振模式的传播，导致s偏振泄漏模的传播距离变长，即s偏振泄漏模能充分与纤芯模发生模式耦合，从而在所述的石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)透射光谱中产生增强的s偏振泄漏模谐振。 2.根据权利要求1所述的基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统，其特征在于：所述的宽带光源(1)的输出光谱范围在近红外波段，覆盖所述的石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)的光谱范围。 3.根据权利要求1所述的基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统，其特征在于：所述的倾斜光纤光栅(8)刻写在石英单模光纤的纤芯内，光栅倾角θ介于0～45°之间，光栅轴向周期Λ介于100nm～1000nm之间，光栅长度L大于10mm。 4.根据权利要求1所述的基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统，其特征在于：所述的石墨烯薄膜(9)为掺杂石墨烯或氧化石墨烯，化学势或费米能级介于0eV～0.5eV之间，层数不低于5层。 5.根据权利要求1所述的基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统，其特征在于：所述的石墨烯薄膜(9)为本征石墨烯，通过在石墨烯两端引入门电压的方法调控其化学势或费米能级介于0eV～0.5eV之间。 6.根据权利要求1所述的基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统，其特征在于：所述的石墨烯薄膜(9)通过滴液浸没的方法涂覆在所述的倾斜光纤光栅(8)的包层表面，每次涂覆一层所述的石墨烯(9)，多次重复滴液浸没的过程涂覆若干层所述的石墨烯薄膜(9)。 7.一种如权利要求1所述的高灵敏周期性传感系统的检测方法，其特征在于：将待测样品置于样品反应皿(5)上，所述的宽带光源(1)输出非偏振光，通过所述的偏振控制器(2)后转化为单一偏振方向的s偏振光，然后经所述的单模光纤(3)输入至所述的石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)内并在其纤芯内激励起s偏振纤芯模，由于所述的石墨烯薄膜(9)支持s偏振模式的传播，导致s偏振泄漏模能充分与s偏振纤芯模发生模式耦合，从而在所述的石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)输出光谱中产生增强的s偏振泄漏模谐振，从所述的石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)输出后经所述的单模光纤(3)输入至所述的光谱分析仪(5)并采集s偏振泄漏模谐振透射谱，最后输入至所述的计算机(7)进行数据处理并监测透射光谱的周期性变化，从而获取样品的传感数据。
所属类别：	发明专利