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原文传递一种基于石墨烯的干涉型光纤湿度传感器及其制作方法

专利名称：	一种基于石墨烯的干涉型光纤湿度传感器及其制作方法
摘要：	本发明涉及一种基于石墨烯的干涉型光纤湿度传感器，包括：粘有金属圆柱的载玻片和两根单模光纤，两根单模光纤分别经过金属圆柱的两侧并相向弯曲，形成两个交叉耦合点，单模光纤的两端固定在载玻片上，所述单模光纤中部拉锥，锥腰区位于两个交叉耦合点之间，其中一根单模光纤的锥腰区覆盖还原氧化石墨烯膜层，以覆盖还原氧化石墨烯的单模光纤的两端分别作为输入端和输出端。本方案结构简单紧凑，制备容易，无需特殊种类的光纤相互熔接，因此成本低。本方案提出的光纤干涉结构同样也适用于其他种类气体的传感以及生物、化学传感。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	暨南大学
发明人：	肖毅;余健辉;钟永春;罗云瀚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910354552.5
公开号：	CN110006847A
代理机构：	广州市华学知识产权代理有限公司
代理人：	黄磊
分类号：	G01N21/45(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	510632 广东省广州市天河区黄埔大道西601号
主权项：	1.一种基于石墨烯的干涉型光纤湿度传感器，其特征在于，包括：粘有金属圆柱的载玻片和两根单模光纤，两根单模光纤分别经过金属圆柱的两侧并相向弯曲，形成两个交叉耦合点，单模光纤的两端固定在载玻片上，所述单模光纤中部拉锥，锥腰区位于两个交叉耦合点之间，其中一根单模光纤的锥腰区覆盖还原氧化石墨烯膜层，以覆盖还原氧化石墨烯的单模光纤的两端分别作为输入端和输出端。 2.根据权利要求1所述的基于石墨烯的干涉型光纤湿度传感器，其特征在于，所述锥腰区的直径为20μm。 3.根据权利要求1所述的基于石墨烯的干涉型光纤湿度传感器，其特征在于，所述金属圆柱的直径3mm，高度5mm。 4.根据权利要求1所述的基于石墨烯的干涉型光纤湿度传感器，其特征在于，单模光纤的两端均用紫外胶固定在载玻片上，金属圆柱用紫外胶固定在载玻片上。 5.根据权利要求1所述的基于石墨烯的干涉型光纤湿度传感器，其特征在于，还原氧化石墨烯膜层的厚度为216nm，两个交叉耦合点之间的直线距离为1.5cm。 6.一种根据权利要求1-5任意一项的基于石墨烯的干涉型光纤湿度传感器的制备方法，其特征在于，包括： S1，将单模光纤进行拉锥； S2，将两根拉锥后的单模光纤分别经过载玻片上金属圆柱的两侧并相向弯曲，形成两个交叉耦合点，单模光纤的两端固定在载玻片上； S3，在其中一根单模光纤的锥腰区覆盖还原氧化石墨烯膜层，得到基于石墨烯的干涉型光纤湿度传感器。 7.根据权利要求6所述的基于石墨烯的干涉型光纤湿度传感器的制备方法，其特征在于，步骤S3包括： S31，在单模光纤的锥腰区滴加浓度2mg/ml的氧化石墨烯水分散液，在常温下放置10小时使水分自然蒸发后，在单模光纤上覆盖一层氧化石墨烯膜； S32，将制备的覆盖氧化石墨烯膜层的传感器样品置于氩气环境下加热，氧化石墨烯还原得到还原氧化石墨烯膜层。 8.根据权利要求7所述的基于石墨烯的干涉型光纤湿度传感器的制备方法，其特征在于，步骤S32包括： S321，将制备的覆盖氧化石墨烯膜层的传感器样品放置于有加热平台的半封闭的气室中，其中气室设置有进气口和排气口； S322，往半封闭的气室中通入氩气，流量为1升/分钟； S323，当气室内的相对湿度降至10％以下并且下降速度越来越小，打开加热平台的开关进行加热，将加热平台的温度调至80℃，对传感器样品加热1个小时，加热时持续通入流量1升/分钟的氩气； S324，关闭加热开关，使加热平台的温度自然冷却至室温，自然冷却过程中仍持续通入流量为0.5升/分钟的氩气； S325，将加热平台温度调至250℃，对传感器样品加热1个小时，加热时持续通入流量1升/分钟的氩气； S326，关闭加热开关，使加热平台温度自然冷却到室温，自然冷却过程中仍持续通入流量为0.5升/分钟的氩气。 9.根据权利要求6所述的基于石墨烯的干涉型光纤湿度传感器的制备方法，在步骤S2和S3之间还包括：依次将单模光纤的两端分别连接宽带光源和光谱分析仪，依次测试两根单模光纤的干涉波形，选择干涉峰消光比和峰间距大的那根单模光纤执行步骤S31。
所属类别：	发明专利