本文關(guān)鍵詞：基于懸空石墨烯的光纖傳感器，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光纖傳感器已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,包括電流傳感、陀螺儀、水聽(tīng)器等,同時(shí)石墨烯作為一種新型的光電材料被大家廣泛地研究。本文將傳統(tǒng)的光纖傳感器和新興的石墨烯材料結(jié)合起來(lái),制備了基于懸空石墨烯的光纖傳感器。具體工作如下：1、設(shè)計(jì)了一整套的基于懸空石墨烯的光纖傳感器制備流程。在石墨烯樣品準(zhǔn)備的部分,我們使用了利用CVD方法生長(zhǎng)在銅箔表面的少層石墨烯,并直接將生長(zhǎng)有石墨烯的銅箔放入三氯化鐵中,腐蝕結(jié)束之后利用載玻片將石墨烯放入去離子水中進(jìn)行清洗；在制備光纖樣品部分,我們利用石蠟作為掩膜來(lái)制備分布在光纖兩側(cè)的金電極；在轉(zhuǎn)移石墨烯的部分,我們讓光纖端面朝下逐漸靠近液面,同時(shí)利用范德華力將石墨烯轉(zhuǎn)移到光纖的端面。2、測(cè)試了光纖電流傳感器的性能。在測(cè)試過(guò)程中,我們將電流通過(guò)兩塊金屬板耦合到光纖側(cè)面的金電極上,電流通過(guò)金電極流入光纖端面上的懸空石墨烯產(chǎn)生熱量并導(dǎo)致石墨烯的形變,使得FP腔的腔長(zhǎng)發(fā)生變化,對(duì)應(yīng)的諧振波長(zhǎng)也會(huì)發(fā)生移動(dòng)。通過(guò)檢測(cè)諧振波長(zhǎng)的變化,可以探測(cè)出流經(jīng)石墨烯表面的電流大小。經(jīng)測(cè)量,我們所制備的電流傳感器靈敏度達(dá)到0.22nm/mA2,響應(yīng)時(shí)間則約為0-3s,比傳統(tǒng)基于熱效應(yīng)的光纖電流傳感器性能提升很多。3、測(cè)試了光纖磁場(chǎng)傳感器的性能。我們利用了泵浦探測(cè)的方法,測(cè)量了石墨烯的機(jī)械諧振頻率。當(dāng)石墨烯薄膜通上電流之后,它在磁場(chǎng)中會(huì)受到洛倫茲力的作用,石墨烯內(nèi)部的張力會(huì)發(fā)生變化,相應(yīng)的機(jī)械諧振頻率也會(huì)發(fā)生移動(dòng)。通過(guò)檢測(cè)這種移動(dòng),我們可以測(cè)量磁場(chǎng)的大小。實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的器件磁場(chǎng)靈敏度為178kHz/T�？傊�,我們把石墨烯和光纖傳感器結(jié)合了起來(lái),制備出了基于懸空石墨烯的光纖傳感器,并測(cè)試了其電流傳感性能和磁場(chǎng)傳感性能。相信這種全新的傳感器能夠給光纖傳感器的進(jìn)一步發(fā)展帶來(lái)一定的借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：光纖 傳感器 石墨烯 電流傳感 磁場(chǎng)傳感
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ127.11;TP212
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-30
• 1.1 光纖傳感簡(jiǎn)介11-13
• 1.1.1 光纖傳感器概述11
• 1.1.2 光纖傳感器的分類(lèi)11-12
• 1.1.3 光纖傳感器的主要商用領(lǐng)域12-13
• 1.2 石墨烯基礎(chǔ)13-21
• 1.2.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)13-15
• 1.2.2 石墨烯的性能15-17
• 1.2.3 石墨烯的拉曼表征方法17-18
• 1.2.4 石墨烯的制備方法18-19
• 1.2.5 石墨烯的應(yīng)用19-21
• 1.3 石墨烯與光纖器件的結(jié)合21-24
• 1.3.1 石墨烯與光纖端面的結(jié)合21-22
• 1.3.2 石墨烯與D型光纖的結(jié)合22-23
• 1.3.3 石墨烯與微光纖的結(jié)合23-24
• 1.4 本論文的結(jié)構(gòu)和提綱24
• 參考文獻(xiàn)24-30
• 第二章 器件的制備30-41
• 2.1 石墨烯樣品的準(zhǔn)備31-35
• 2.1.1 石墨烯樣品的表征31-33
• 2.1.2 銅箔的腐蝕33-34
• 2.1.3 石墨烯的清洗34-35
• 2.2 含電極的光纖樣品的制備35-38
• 2.2.1 光纖的腐蝕35-36
• 2.2.2 金電極的制備36-38
• 2.3 石墨烯轉(zhuǎn)移38-39
• 2.4 小結(jié)39
• 參考文獻(xiàn)39-41
• 第三章 基于懸空石墨烯的光纖電流傳感器41-55
• 3.1 光纖電流傳感器41-43
• 3.2 電流傳感器靈敏度測(cè)試43-51
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置43-44
• 3.2.2 靈敏度測(cè)試44-48
• 3.2.3 電流靈敏度的理論分析48-51
• 3.3 響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量51-52
• 3.4 小結(jié)52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 第四章 基于懸空石墨烯的光纖磁場(chǎng)傳感器55-65
• 4.1 光纖磁場(chǎng)傳感器55-56
• 4.2 磁場(chǎng)傳感器的傳感原理56-57
• 4.3 實(shí)驗(yàn)裝置57-59
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析59-62
• 4.4.1 靜態(tài)測(cè)試59-60
• 4.4.2 動(dòng)態(tài)測(cè)試60-62
• 4.5 小結(jié)62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 總結(jié)65
• 5.2 展望65-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表的論文和申請(qǐng)的專(zhuān)利67-68
• 致謝68-69
• 附錄69-73

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