[发明专利]一种石墨烯内嵌的回音壁微球腔单分子气体传感器

权利要求书

1.一种石墨烯内嵌的回音壁微球腔单分子气体传感器，包括二氧化硅微球、单层石墨烯和微纳光纤，其特征在于：

所述二氧化硅微球是通过光纤制备而成，二氧化硅微球与光纤连接端和与其相对应的球体另一端均设置有金电极，两金电极关于微纳光纤与球体耦合的切面对称，单层石墨烯贴附于球体上的两金电极之间,两金电极的间距为微球直径D的1/3～1/2，D取200-400微米；

所述微纳光纤与制备二氧化硅微球的光纤相垂直贴附于二氧化硅微球两电极间的球面中线处，实现与微球腔的光耦合，并用以输入和输出信号；

沿微纳光纤传播的光信号满足微球的谐振条件时，耦合到微球谐振腔中，且该谐振条件受表面贴附的石墨烯层影响，调节两个电极之间的电压以将该微球腔控制在简并奇异点上，当石墨烯表面吸附气体分子时，简并状态被破环，简并模式发生劈裂。

2.如权利要求1所述回音壁微球腔单分子气体传感器，其特征在于：

所述二氧化硅微球是普通的单模光纤通过光纤熔接机制备而成，通过控制放电强度为150-250毫安，单次放电时间3-6秒进行电弧放电2-5次以得到200-400微米直径的微球，制备的微球腔品质因数达3千万以上。

3.如权利要求1所述回音壁微球腔单分子气体传感器的工作流程，具体如下：

通过二氧化硅单模光纤将扫描激光信号从一侧注入微纳光纤；在微纳光纤区域，由于微球回音壁谐振腔与微纳光纤接触耦合，通过调节两金电极之间的电压，以精确的控制微球回音壁谐振腔工作在简并奇异点上，当外界微量气体分子靠近/贴附传感器时，受单层石墨烯的分子吸附作用，石墨烯的介电常数发生改变，该简并奇异点的简并性被破环，简并模式分离，将传感器输出信号送入功率计解调，形成模式劈裂宽度-气体分子浓度对应关系，实现气体传感。