[实用新型]氧化石墨烯-微纳光纤结构的温度传感装置

说明书

本实用新型提供了氧化石墨烯‑微纳光纤结构的温度传感装置，它包括宽带光源，沿输出光方向依次设置隔离器、一号单模光纤、氧化石墨烯包层包裹的锥形多模光纤、二号单模光纤、光谱仪。本实用新型氧化石墨烯具有较大的比表面积以及丰富的官能团，电子转移速率高，在光纤温度传感系统中可实现高灵敏度温度传感。相对于其他类型的温度传感器，本实用新型采用氧化石墨烯‑微纳光纤结构的光纤温度传感装置，具备灵敏度高、易制备、操作简便等特点。

技术领域

本实用新型属于光纤传感领域，具体涉及氧化石墨烯-微纳光纤结构的温度传感装置。

背景技术

氧化石墨烯，石墨烯的一种氧化物，结构稳定，增敏性强。氧化石墨烯的含氧官能团较多，因此，性质较石墨烯更加活泼。将氧化石墨烯应用在光纤传感技术领域，显著提高了其灵敏度。多模微纳光纤，除了实现了光波导外，还有许多显著优点。例如，多模微纳光纤的倏逝场的存在会使微纳光纤的能量从表面发生泄露，通过光谱仪等设备检测出透射光谱的变化，以此得到传感性能的变化。另外，多模微纳光纤也增强了对光场的约束，从而增加了光功率密度。

光纤传感器具备灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰等优点，近些年来被广泛应用于传感领域。光纤传感器通过外界参数的变化，可以实现对温度、湿度、折射率等多参量的测量。将氧化石墨烯与多模微纳光纤相结合，可以显著提高其温度灵敏度。因此，设计出一种灵敏度高、易制备、操作简便的氧化石墨烯-微纳光纤结构的温度传感装置具有重要的应用价值。

发明内容

本实用新型提供了氧化石墨烯-微纳光纤结构的温度传感装置，提高温度灵敏度，本装置采用氧化石墨烯紧密包裹在锥形多模光纤的锥体部分，氧化石墨烯可以与锥形多模光纤的锥体部分表面传输的倏逝场发生相互作用，倏逝场的存在增强了多模光纤对光场的约束。本装置进一步地结合氧化石墨烯的优良性质，用于温度传感。

为达上述目的，本实用新型实施实例采用如下技术方案：

氧化石墨烯-微纳光纤结构的温度传感装置，其特征在于：它包括宽带光源(1)、隔离器(2)、温控装置(3)、温度传感单元(4)、光谱仪(5)；

温度传感单元(4)包含一号单模光纤(4-1)、锥形多模光纤(4-2)、氧化石墨烯包层(4-3)和二号单模光纤(4-4)，应用滴涂法将氧化石墨烯包层(4-3)紧密包裹在锥形多模光纤(4-2)的锥体部分上；宽带光源(1)通过隔离器(2)与处在温控装置(3)中的温度传感单元(4)左端接通，温度传感单元(4)右端与光谱仪(5)接通。

所述的温控装置(3)为电热鼓风干燥箱，装置内各处温度均匀。

所述的锥形多模光纤(4-2)是多模微纳光纤，是氢氧焰拉锥法将多模光纤拉锥得到的，其中氧化石墨烯包裹在锥形多模光纤(4-2)的锥体部分。

所述的光谱仪(5)最大分辨率为20pm。

之所以选择氧化石墨烯材料，是由于其具有以下明显的优势：

1、氧化石墨烯具有较大的比表面积以及丰富的官能团，具有良好的表面活性，进而提高了灵敏度；

2、传输性能。将氧化石墨烯材料应用在光纤温度传感，增加了材料对温度的作用表面积，加快了电子的传输速率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、与传统的温度传感器相比，本实用新型提供的氧化石墨烯-微纳光纤结构的温度传感装置增大了对温度的灵敏度，同时还具备稳定性好、重复率高等特点；

2、本实用新型提供的氧化石墨烯-微纳光纤结构的温度传感装置，其中氧化石墨烯紧密包裹在多模微纳光纤的锥体部分，多模微纳光纤的锥体部分产生倏逝场，能量从表面发生泄露，与外界环境发生相互作用，经光谱仪检测并记录透射光谱，进而方便地得到其波长漂移量。

附图说明