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^*

来源：光子学报, 2019, 48(03): 94-100.

• 马赫-曾德干涉
• 铜/石墨烯复合膜
• 光子晶体光纤
• 粗锥
• 硫化氢

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.

• 单位
  重庆理工大学; 广州特种承压设备检测研究院