[发明专利]棒状ZnO/石墨烯单球微纳结构紫外传感器及制作方法

权利要求书

1.棒状ZnO/石墨烯单球微纳结构紫外传感器，其特征在于，它包括ASE光源(1)、光纤环形器(2)、紫外传感头(3)、光谱仪(4)；

所述的紫外传感头(3)内包含有一号单模光纤(3-1)、多模单球微纳光纤(3-2)、棒状ZnO/石墨烯敏感材料(3-3)、二号单模光纤(3-4)、金属铝膜(3-5)；

所述的紫外传感头(3)以多模单球微纳光纤(3-2)为主要紫外光敏区，多模单球微纳光纤(3-2)包覆紫外光敏性能较好的棒状ZnO/石墨烯敏感材料(3-3)，并与一号单模光纤(3-1)和二号单模光纤(3-4)以光纤熔融连接的方式连接；

所述的紫外传感头(3)中，二号单模光纤(3-4)一端与多模单球微纳光纤(3-2)熔融连接，另一端包覆金属铝膜(3-5)；

所述的ASE光源(1)通过单模光纤与光纤环形器(2)连接，光纤环形器(2)通过单模光纤与紫外传感头(3)相连，光纤环形器(2)通过单模光纤与光谱仪(4)连接，且单模光纤与各器件之间采用光纤熔融连接的方式连接。

2.根据权利要求1所述的棒状ZnO/石墨烯单球微纳结构紫外传感器，其特征在于，所述的ASE光源(1)的输出中心波长为1550nm，频带宽度为60nm。

3.根据权利要求1所述的棒状ZnO/石墨烯单球微纳结构紫外传感器，其特征在于，所述的紫外传感头(3)中棒状ZnO/石墨烯敏感材料(3-3)为紫外复合敏感材料。

4.根据权利要求1所述的棒状ZnO/石墨烯单球微纳结构紫外传感器，其特征在于，所述的紫外传感头(3)中多模单球微纳光纤(3-2)与棒状ZnO/石墨烯敏感材料(3-3)结合采用的方法为滴涂法。

5.根据权利要求1所述的棒状ZnO/石墨烯单球微纳结构紫外传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：多模单球微纳光纤(3-2)的制备，取长度为8cm、纤芯直径为62.5μm的多模光纤经氢氧焰熔融拉锥处理，制得多模单球微纳光纤(3-2)；

S2：棒状ZnO/石墨烯敏感材料(3-3)的制备，将6.0mg石墨烯粉末置于20mL去离子水中超声分散1.5h，将分散后的石墨烯溶液与0.7g硝酸锌、60mL去离子水混合，在28℃下搅拌，并向混合液滴入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液，调节悬浮液的pH值为7.8，继续搅拌1.5-2h，将悬浮液转移到反应釜内，并放入130℃恒温干燥箱中20h，取出后自然冷却，用去离子水洗涤产物4-5次，以5000rmp/min离心15min，得到棒状ZnO/石墨烯水溶液；

S3：单模-拉锥多模-单模光纤结构的制备，截取两根长5cm的单模光纤作为一号单模光纤(3-1)和二号单模光纤(3-4)，将一号单模光纤(3-1)、多模单球微纳光纤(3-2)、二号单模光纤(3-4)三者采用光纤熔融连接的方式连接，形成单模-拉锥多模-单模光纤结构；

S4：金属铝膜(3-5)的包覆，将单模-拉锥多模-单模光纤结构中的二号单模光纤(3-4)未熔接的一端截短，并将反射性能较好的金属铝膜(2)包覆其上；

S5：紫外传感头(3)的集成，将制作好但尚未滴覆材料的单模-拉锥多模-单模光纤结构固定在玻璃基板上，用酒精和去离子水清洗，去除残留杂质，将棒状ZnO/石墨烯水溶液沿多模单球微纳光纤(3-2)表面滴入，并将传感头放入恒温电热鼓风干燥箱中进行干燥处理，使敏感材料与多模单球微纳光纤(3-2)紧密结合，形成紫外传感头(3)。

6.根据权利要求5所述的棒状ZnO/石墨烯单球微纳结构紫外传感器的制备方法，其特征在于，所述的步骤S1中氢氧焰熔融拉锥处理，采用氢氧焰拉锥机进行熔融拉锥12.4mm，形成腰椎直径为6.92μm的多模微纳光纤，回调夹具1mm，多模微纳光纤腰椎区域经氢氧焰灼烧融球，形成多模单球微纳光纤(3-2)，单球直径13.1μm。

7.根据权利要求5所述的棒状ZnO/石墨烯单球微纳结构紫外传感器的制备方法，其特征在于，所述的步骤S4金属铝膜(3-5)的包覆中，二号单模光纤(3-4)截短后的长度为3cm。