氧化石墨烯修饰的色散拐点长周期光纤光栅的折射率传感特性
发布时间：2022-01-14 19:52
研究了氧化石墨烯（Graphene Oxide,GO）修饰的色散拐点长周期光纤光栅（Dispersion-Turning-Point Long Period Fiber Grating,DTP-LPFG）传感器,分析了其光谱特性及对外部折射率的灵敏度特性。利用准连续KrF激光器在载氢单模石英光纤上制作周期约为136μm的DTP-LPFG,采用氢键结合的方式将GO涂覆于光栅表面,构成基于GO修饰的DTPLPFG传感器。实验结果表明:随着GO在DTP-LPFG表面的沉积,其双谐振峰的左峰发生蓝移,右峰发生红移,双峰间距增大;在1.33～1.38折射率范围内,该传感器在涂覆GO后,谐振双峰间距变化量的折射率灵敏度约为831.89nm/RIU,较未修饰GO的DTP-LPFG提高了1.05倍。
【文章来源】：半导体光电. 2020,41(05)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
DTP-LPFG置于水中的光谱图
DTP-LPFG的表面修饰过程如图2所示，具体步骤如下：首先，使用浓度为5%的HNO3溶液浸泡光栅2h，再用超纯水和无水乙醇彻底清洗。然后，在40℃的恒温箱内，将该DTP-LPFG浸入0.2M的NaOH溶液约3.5h，再于室温下继续浸泡0.5h，以激活DTP-LPFG表面的-OH基团，用超纯水反复冲洗光栅表面，去除多余杂质，再置于50℃的对流烘干机中干燥10min。最后，用浓度为2mg/mL的GO溶液在室温下浸泡DTP-LPFG传感器12h后，用超纯水和无水乙醇反复冲洗其表面，除去未结合的GO，最终得到GO-DTP-LPFG传感器。2.2 实验系统
图3是用于监测GO-DTP-LPFG传感器的传输光谱实验系统。光从超连续谱光源（SC-5,480～2 200nm，总输出功率800mW）输出，并经过衰减器将光源能量衰减至输出功率的80%，这样既可以保证光谱的稳定性，同时也可以防止对光路的损坏。然后，光通过光纤隔离器后，传输至GO-DTP-LPFG传感器。最后，通过单模光纤连接到光谱仪（OSA,MS9740A，分辨率为0.03nm）记录光谱变化。实验过程中，必须要保持GO-DTP-LPFG的自由水平状态，实验室温度保持恒定（25℃），以避免应变和温度引起的传感器交叉敏感效应带来的折射率检测误差。3 结果与讨论
【参考文献】：
期刊论文
[1]还原石墨烯光学波段复折射率及消光性能研究[J]. 马德跃,李晓霞,郭宇翔,曾宇润. 光子学报. 2017(12)
[2]扭转螺旋型力学微弯长周期光纤光栅的光谱特性[J]. 石胜辉,赵明富,罗彬彬,汤斌,陈立功. 光学精密工程. 2017(07)
[3]镀膜双峰谐振长周期光纤光栅折射率传感的优化设计与实验[J]. 蒋秀丽,顾铮■,凌强,蓝锦龙. 中国激光. 2016(05)
[4]氧化石墨烯水热还原前后的发光光谱[J]. 单云,张红琳,张凤. 应用化学. 2015(07)
[5]应用800nm飞秒激光制备长周期光纤光栅[J]. 苗飞,张玲,冯德军,隋青美,陈霄,贾磊,刘汉平,刘辉兰. 光学精密工程. 2012(04)
[6]腐蚀后的新型长周期光纤光栅特性研究[J]. 胡爱姿,饶云江,聂知理,牛永昌. 光子学报. 2004(08)
博士论文
[1]长周期光纤光栅化学传感器优化设计与实验[D]. 蒋秀丽.上海理工大学 2016
本文编号：3589110
【文章来源】：半导体光电. 2020,41(05)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
DTP-LPFG置于水中的光谱图
DTP-LPFG的表面修饰过程如图2所示，具体步骤如下：首先，使用浓度为5%的HNO3溶液浸泡光栅2h，再用超纯水和无水乙醇彻底清洗。然后，在40℃的恒温箱内，将该DTP-LPFG浸入0.2M的NaOH溶液约3.5h，再于室温下继续浸泡0.5h，以激活DTP-LPFG表面的-OH基团，用超纯水反复冲洗光栅表面，去除多余杂质，再置于50℃的对流烘干机中干燥10min。最后，用浓度为2mg/mL的GO溶液在室温下浸泡DTP-LPFG传感器12h后，用超纯水和无水乙醇反复冲洗其表面，除去未结合的GO，最终得到GO-DTP-LPFG传感器。2.2 实验系统
图3是用于监测GO-DTP-LPFG传感器的传输光谱实验系统。光从超连续谱光源（SC-5,480～2 200nm，总输出功率800mW）输出，并经过衰减器将光源能量衰减至输出功率的80%，这样既可以保证光谱的稳定性，同时也可以防止对光路的损坏。然后，光通过光纤隔离器后，传输至GO-DTP-LPFG传感器。最后，通过单模光纤连接到光谱仪（OSA,MS9740A，分辨率为0.03nm）记录光谱变化。实验过程中，必须要保持GO-DTP-LPFG的自由水平状态，实验室温度保持恒定（25℃），以避免应变和温度引起的传感器交叉敏感效应带来的折射率检测误差。3 结果与讨论
【参考文献】：
期刊论文
[1]还原石墨烯光学波段复折射率及消光性能研究[J]. 马德跃,李晓霞,郭宇翔,曾宇润. 光子学报. 2017(12)
[2]扭转螺旋型力学微弯长周期光纤光栅的光谱特性[J]. 石胜辉,赵明富,罗彬彬,汤斌,陈立功. 光学精密工程. 2017(07)
[3]镀膜双峰谐振长周期光纤光栅折射率传感的优化设计与实验[J]. 蒋秀丽,顾铮■,凌强,蓝锦龙. 中国激光. 2016(05)
[4]氧化石墨烯水热还原前后的发光光谱[J]. 单云,张红琳,张凤. 应用化学. 2015(07)
[5]应用800nm飞秒激光制备长周期光纤光栅[J]. 苗飞,张玲,冯德军,隋青美,陈霄,贾磊,刘汉平,刘辉兰. 光学精密工程. 2012(04)
[6]腐蚀后的新型长周期光纤光栅特性研究[J]. 胡爱姿,饶云江,聂知理,牛永昌. 光子学报. 2004(08)
博士论文
[1]长周期光纤光栅化学传感器优化设计与实验[D]. 蒋秀丽.上海理工大学 2016
本文编号：3589110
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3589110.html
