申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2019-08-12

公开（公告）日：2021-01-05

公开（公告）号：CN110501091B

主分类号：G01K11/32(20060101)

分类号：G01K11/32(20060101);G02B6/255(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.01.05#授权;2019.12.20#实质审查的生效;2019.11.26#公开

摘要：本发明公开了一种基于石墨烯薄膜修饰双锥形微纳光纤耦合器的温度传感器，包括超连续宽带光源、石墨烯修饰的微纳光纤耦合器传感单元和光谱分析仪，石墨烯修饰的微纳光纤耦合器传感单元通过连接光纤分别连接超连续宽带光源和光谱分析仪；采用电加热高温熔融拉锥法制备双锥形2×2微纳光纤耦合器，通过薄膜湿法转移法在耦合器的中心腰椎均匀区镀覆石墨烯薄膜，利用石墨烯薄膜的高热光系数和高热导率提高了耦合器模间干涉有效折射率对外界环境温度的敏感性，实现了较高的温度测量灵敏度。同时，所涉及的传感器在实验中表现出优良的线性度、重复性和稳定性，具有结构紧凑、制作简单、价格低廉、易于与其它光纤系统集成的优势。

主权项：1.一种基于石墨烯薄膜修饰双锥形微纳光纤耦合器的温度传感器，其特征在于，包括超连续宽带光源（1）、石墨烯薄膜修饰的双锥形微纳光纤耦合器传感单元（2）、光谱分析仪（4）和两段连接光纤（5）、（6）；所述石墨烯薄膜修饰的双锥形微纳光纤耦合器传感单元具有中部直径不变的腰椎均匀区（12）以及两端对称的直径呈指数变化的第一过渡锥区（11）和第二过渡锥区（13），所述腰椎均匀区（12）镀覆有单层石墨烯薄膜（14）；所述第一过渡锥区（11）具有两个输入端口（7）、（8），所述第二过渡锥区（13）具有两个输出端口（9）、（10），所述输入端口（7）和输出端口（9）通过连接光纤（5）、（6）分别连接超连续宽带光源（1）和光谱分析仪（4），所述超连续宽带光源发出的光进入石墨烯薄膜修饰的双锥形微纳光纤耦合器传感单元后，在腰椎均匀区发生模间干涉效应，当外界环境温度变化时，通过光谱分析仪输出的干涉光谱的波长漂移实现温度测量；所述石墨烯薄膜修饰的双锥形微纳光纤耦合器传感单元通过电加热高温熔融拉锥方法制备，将两根长度相同的单模光纤平行放置在光纤夹具上，把剥去涂覆层的部分相互缠绕，并且施加一定的预应力，然后用电加热设备将其加热至熔融态，采用电动位移台缓慢拉伸两根相互缠绕的单模光纤至耦合状态；两根单模光纤长度约60cm，中间部分涂覆层剥除约2cm，总拉伸长度约为22mm，两段对称的过渡锥区长约10mm，腰椎均匀区长约2mm，直径约为2.5mm；采用薄膜湿法转移方法，将石墨烯薄膜包覆于腰椎均匀区；首先将聚合物基底的石墨烯薄膜切割后转移至去离子水中；再将采用电加热高温熔融拉锥制成的单模双锥形微纳光纤耦合结构浸入去离子水中；将石墨烯薄膜转移至双锥形耦合结构的腰椎均匀区，并进行高温退火处理；所述高温退火处理为150℃高温下退火1小时，所述高温退火处理后使得石墨烯薄膜（14）紧密包覆在微纳光纤周围，然后在丙酮溶液中浸泡清洗2次，每次各15min，充分去除表面的聚甲基丙烯酸甲酯涂层，在范德华力与静电力的共同作用下，石墨烯薄膜完全贴附于微纳光纤表面，将其浸入干净的丙酮溶液中清洗5min，去除制备过程中可能残留的杂质，并保证表面洁净度。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京航空航天大学 一种基于石墨烯薄膜修饰双锥形微纳光纤耦合器的温度传感器

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