[發(fā)明專利]基于石墨烯SPR長周期光纖光柵傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810048451.0
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108387552B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁莉蕓;徐冰;肖武;何建宇;黃俊
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/552;G01N21/01
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

1.一種基于石墨烯SPR長周期光纖光柵傳感器，其特征在于，包括輸入光纖，長周期光纖光柵探頭和輸出光纖；輸入光纖與長周期光柵探頭的一端連接，長周期光柵探頭的另一端與輸出光纖連接；

該長周期光纖光柵探頭的柵區(qū)側(cè)面鍍有石墨烯層，石墨烯層的厚度為3-30nm；

光經(jīng)輸入光纖進入長周期光纖光柵探頭中，激發(fā)柵區(qū)側(cè)面的石墨烯層產(chǎn)生表面等離子體共振現(xiàn)象。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于石墨烯SPR長周期光纖光柵傳感器，其特征在于，輸入光纖和輸出光纖為單模傳導光纖。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于石墨烯SPR長周期光纖光柵傳感器，其特征在于，所述石墨烯層采用化學氣相沉積法制備。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于石墨烯SPR長周期光纖光柵傳感器，其特征在于，所述長周期光纖光柵探頭包括多組不同周期的光柵，不同周期光柵的柵區(qū)側(cè)面鍍有不同厚度的石墨烯薄膜。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于石墨烯SPR長周期光纖光柵傳感器，其特征在于，長周期光纖光柵探頭的光柵周期為100-550μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于石墨烯SPR長周期光纖光柵傳感器，其特征在于，所述長周期光纖光柵探頭的制作方法為：

取光柵周期為100-550μm的長周期光纖光柵，將長周期光纖光柵置于無水乙醇中用超聲波清洗3-8分鐘3次，然后用脫脂棉蘸無水乙醇將長周期光柵的包層表面擦拭干凈并晾干，將尾纖兩端切割形成平整光滑的端面；

以甲烷為碳源，保護氣體為Ar與H₂，采用CVD法制備的大面積多層石墨烯，氣體分解溫度為900-1000度，沉積時間不少于2小時；

利用PMMA作為中間物轉(zhuǎn)移石墨烯，在長好的石墨烯上旋涂PMMA，然后放在150℃加熱10min，用氯化鐵鹽酸溶液溶解Cu箔，將PMMA/graphene在去離子水中浸泡兩次，各半個小時，用清洗過的長周期光纖光柵將PMMA/graphene平撈到其柵區(qū)表面上，溶解掉PMMA，取出吹干，完成石墨烯轉(zhuǎn)移，石墨烯厚度為3-30nm。

7.一種用于測量樣品濃度的傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括光源、長周期光纖光柵傳感器、信號接收與處理單元，所述長周期光纖光柵傳感器為權(quán)利要求1所述的基于石墨烯SPR長周期光纖光柵傳感器，輸出光纖與信號接收與處理單元連接，該長周期光纖光柵傳感器置于待測樣品中；

從光源發(fā)出的光經(jīng)由輸入光纖進入長周期光纖光柵探頭中，激發(fā)石墨烯層產(chǎn)生表面等離子體共振現(xiàn)象，信號通過輸出光纖傳導進入信號接收與處理單元，信號接收與處理單元采集透射光信息，并計算出待測樣品的折射率，進而計算出樣品濃度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測量樣品濃度的傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述信號接收及處理單元包括依次連接的光譜儀、計算機。