石墨烯修饰的D型多模光纤折射率传感器特性的研究

发布时间：2024-02-28 03:09

　　随着现代学光纤技术的发展,光纤以其结构简单、体积小和抗电磁干扰能力强等特点被越来越多的应用于传感器领域,光纤传感技术已经成为传感器研究领域的关键技术之一。自2004年人们第一次发现石墨烯起,人们对这种特殊的二维材料,表现出极大的兴趣,并开展了一系列与之相关的研究与应用。尤其是在光电子学领域,石墨烯材料因其特有的光电学特性引起了国内外的广泛关注。石墨烯与光纤的结合能够为光纤传感、光电器件和光纤通信领域的研究带来新的活力。结合光纤技术和石墨烯技术的优点,本文提出了一种石墨烯修饰的D型多模光纤折射率传感器方案,并对该传感器进行了深入的理论和实验研究。主要内容包括:首先,对光纤传感技术的国内外发展现状进行了简要的的介绍,在大量查阅国内外文献的基础上,阐述了石墨烯在光纤传感技术中的应用,讨论了石墨烯修饰D型多模光纤的研究意义。其次,对石墨烯电导率、介电常数、折射率等参数进行了分析计算,提出了基于石墨烯修饰的D型多模光纤折射率传感器的设计方案,并使用有限元法进行了理论分析和仿真。再次,利用有限元分析法对石墨烯修饰后的D型多模光纤传感器进行了理论分析和仿真,详细研究了不同层数的石墨烯对光纤的有效折射...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及目的和意义
    1.2 D型光纤基本概念及研究进展
    1.3 石墨烯修饰光纤传感器的研究进展
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 石墨烯光电特性及制备方法
    2.1 石墨烯基本结构
        2.1.1 石墨烯晶格结构
        2.1.2 石墨烯能带结构
        2.1.3 石墨烯衍生物
    2.2 石墨烯特性
        2.2.1 石墨烯的电学性质
        2.2.2 石墨烯的光学性质
        2.2.3 石墨烯的其他性质
    2.3 石墨烯的制备方法
        2.3.1 机械剥离法
        2.3.2 氧化石墨还原法
        2.3.3 化学气相沉积法
        2.3.4 晶体外延生长法
    2.4 石墨烯的转移方法
        2.4.1 基底刻蚀法
        2.4.2 干法转移技术
        2.4.3 电化学转移法
    2.5 小结
第3章D型多模光纤折射率传感器的设计与仿真
    3.1 引言
    3.2 有限元分析法
    3.3 多模光纤传感器理论基础
        3.3.1 多模干涉效应
        3.3.2 倏逝场原理
        3.3.3 石墨烯的表面等离子体
    3.4 D型多模光纤传感器设计与仿真
        3.4.1 相关参数的计算
        3.4.2 传感器的传感特性仿真研究
        3.4.3 有无石墨烯对于D型多模光纤模式分布的影响
        3.4.4 抛磨深度和石墨烯涂覆层数对传感器的影响与分析
        3.4.5 外加电压对石墨烯涂覆D型光纤的影响与分析
    3.5 折射率传感特性仿真分析
    3.6 本章小结
第4章 传感器的制备
    4.1 引言
    4.2 D型光纤的制作方法及过程
    4.3 石墨烯转移至D型光纤的过程
    4.4 本章小结
第5章 实验与结果分析
    5.1 引言
    5.2 实验过程
    5.3 实验结果及误差分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3913376