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原文传递一种基于石墨烯特性气体传感器研究方法

专利名称：	一种基于石墨烯特性气体传感器研究方法
摘要：	本发明公开了一种基于石墨烯特性气体传感器研究方法，包括以下步骤：步骤1、用光纤剥钳将单模光纤（纤芯直径为9μm包层直径为125μm）的涂敷层剥掉2cm，然后用酒精擦拭并用光纤切割刀将其端面切平，步骤2、将端面切平擦拭过的单模光纤放在光纤镀膜机中，在切平的一侧镀上一层高反膜，运用光纤熔接机对光纤放电制作微球，最后在光纤上涂上一层石墨烯，本发明是基于迈克尔逊干涉原理的石墨烯特性光纤气体传感器，采用光纤微球耦合原理，通过镀高反膜和涂敷石墨烯，可实现对待定气体的实时检测，同时实现抗干扰能力强且灵敏度高。在煤矿瓦斯爆炸、环境污染等方面具有广泛的运用。
专利类型：	发明专利
申请人：	浙江师范大学
发明人：	彭保进;李连琴;范荣华;骆琰
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T23:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
申请号：	CN202010206924.2
公开号：	CN111189802A
代理机构：	金华大器专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	童健
分类号：	G01N21/45;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/45
申请人地址：	321004 浙江省金华市婺城区迎宾大道688号(浙江师范大学)
主权项：	1.一种基于石墨烯特性气体传感器研究方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、用光纤剥钳将单模光纤（纤芯直径为9μm包层直径为125μm）的涂敷层剥掉2cm，然后用酒精擦拭并用光纤切割刀将其端面切平。 2.步骤2、将端面切平擦拭过的单模光纤放在光纤镀膜机中，在切平的一侧镀上一层高反膜，运用光纤熔接机对光纤放电制作微球，最后在光纤上涂上一层石墨烯，当光进入到光纤中，经过微球时纤芯的光有部分会泄露到包层中传播，经过微球的右边耦合到纤芯中，包层和纤芯中的光到达光纤右端被高反膜反射回来继续传播，再一次经过微球左端时形成干涉，又通过石墨烯对气体分子的吸附能力，提高传感器的灵敏度。 3.基于石墨烯特性的高灵敏度的光纤气体传感器为反射式吸收光谱传感器，、为出射端面反射的光强，、为高反膜界面反射进入光纤的光强，四束反射光到达光电探测器产生干涉，其输出光强可表示为: (1) 式中，、—光纤出射端面反射的光强；、—高反膜界面反射进入光纤的光强；，，，，，—两束入射光和两束反射光干涉的光强。 4.用和分别表示光纤纤芯和包层的光纤端面反射光和到达探测器的位相，而分别用和表示高反膜界面反射并进入光纤中的光和到达探测器的位相。 5.在式(1)中，相干项可表示为：式中，、—纤芯和包层的光纤端面反射光和到达探测器的位相,是与光纤耦合器的耦合系数和注入到光电检测器的光功率相关的常量。 6.根据权利要求1所述的基于石墨烯特性气体传感器研究方法，其特征在于：光从光源发出经过3dB耦合器进入光纤中，经过光纤微球纤芯中部分光泄露到包层中传播，部分在纤芯中传播，当传输光到达光纤右端时被高反膜反射回来继续在光纤中传播，再一次经过光纤微球左端时耦合形成干涉，石墨烯吸附外界气体分子，可以将气体分子吸附在石墨烯的表面充当电子供体或受体，形成电掺杂，导致石墨烯的电导率和介电常数发生改变，进而影响其光学折射率，在接收端能观察到气体变化的频谱图样。
所属类别：	发明专利