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摘要
【目的】为了获得更高灵敏度的光纤湿度传感器。【方法】将氧化石墨烯（GO）涂敷在D型镀银光纤表面，由于GO具有吸水特性且吸水后有效折射率会发生变化，当满足一定条件时会激发表面等离子体共振（SPR）效应，因此可以用作湿度传感。为了使传感器获得最大SPR灵敏度，首先通过COMSOL Multiphysics软件对D型镀银光纤的结构进行建模，采用有限元分析法探究抛磨深度和银膜厚度对传感特性的影响，然后通过实验验证结构参数的有效性和合理性。最后在D型镀银光纤表面再涂覆一层GO薄膜探究其湿度检测的性能。【结果】仿真结果显示，最佳的传感器结构为抛磨深度58.4 μm，银膜的厚度为50 nm，在环境折射率1.34～1.40之间获得最大波长灵敏度为5 500 nm/RIU。在该参数的基础上通过实验验证折射率传感特性，传感器获得了最大3 668 nm/RIU的波长灵敏度，R平方值为0.98，具有良好的线性。再在表面涂敷GO薄膜后，相对湿度变化由30%至90%获得了0.545 nm/%RH的湿度灵敏度，相对湿度升高和降低两种情况下的线性R平方值分别为0.961 1和0.971 1，重合度良好。【结论】仿真结果和实际实验的共振峰变化区间相同，说明了该传感器的有效性和合理性，GO隔绝了银膜与空气的接触防止氧化，将它的吸水特性和金属薄膜SPR特性结合所获得的光纤湿度传感器显示出较高的灵敏度，为高灵敏度的湿度传感器提供了一种思路。
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