基于纳米铜/石墨烯包覆光子晶体光纤的硫化氢气体传感性能研究

编号：CPJS06914

篇名：基于纳米铜/石墨烯包覆光子晶体光纤的硫化氢气体传感性能研究

作者：黄国家 彭志清 杨晓占 冯文林

关键词： 马赫-曾德干涉 铜/石墨烯复合膜 光子晶体光纤 粗锥 硫化氢

机构： 广州特种承压设备检测研究院 重庆理工大学理学院物理与能源系 绿色能源材料技术与系统重庆市重点实验室

摘要： 提出一种基于纳米铜/石墨烯包覆光子晶体光纤的硫化氢传感方法.将两根单模光纤分别与实心光子晶体光纤进行粗锥熔接,形成马赫-曾德干涉结构.先在光子晶体光纤表面包覆石墨烯薄膜,再在石墨烯薄膜的表面沉积纳米铜形成复合敏感薄.当复合敏感薄膜吸附硫化氢气体时,其自身折射率发生改变,导致光子晶体光纤中纤芯与包层的光程差发生变化,干涉波谷发生偏移.建立气体浓度与波长偏移关系,实现硫化氢的低浓度检测.研究表明:该传感器的灵敏度为8.5pm/ppm,检测限为3.85ppm,在硫化氢浓度为0~80ppm范围内呈现良好的线性和选择性,其输出光谱呈现蓝移,响应时间和恢复时间分别约为92s和119s.该传感器成本低、结构简单、制作容易,有望应用于硫化氢气体的探测.