[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

说明书

本发明公开了一种棒状ZnO/石墨烯单球微纳结构紫外传感器及制作方法，属于光纤传感领域。紫外传感器包括ASE光源、光纤环形器、紫外传感头、光谱仪。信号光由ASE光源经光纤环形器传输至紫外传感头，在紫外传感头中，信号光经金属铝膜反射，二次经过单模‑拉锥多模‑单模光纤结构，且借助单球微纳结构形成强干涉，并以基模形式向外传输，最后信号光由紫外传感头经光纤环形器传送至光谱仪。传感器借助制备的棒状ZnO/石墨烯紫外敏感材料和强干涉光纤结构，使传感器干涉谱因紫外变化而产生较大漂移。通过漂移量可测量对应紫外变化。本发明将敏感材料和特殊的干涉型光纤结构结合，使光纤紫外传感器成功实现高灵敏度、强稳定性、低成本的优越性能。

技术领域

本发明属于光纤传感器技术领域，具体涉及一种棒状ZnO/石墨烯单球微纳结构紫外传感器及制作方法。

技术背景

紫外检测已遍布于人们生活的各个角落，光纤紫外传感器作为紫外传感器种类中的后起之秀，凭借着体积小、耐腐蚀、耐高温、抗电磁干扰能力强的诸多优势，被广泛应用。然而，随着生产、生活的发展和进步，人们对传感器的灵敏性能要求越来越高。

在光纤结构上的改良可以很好的提升传感器灵敏性能。近些年，将敏感材料作为传感介质，并同光纤结构相结合而成的光纤传感器，在灵敏性、稳定性等方面均取得良好进展。此类光纤传感器凭借诸多优点受到越来越多的青睐，在紫外传感方面也是如此。因此，结合特殊的、拥有较强干涉效果的光纤结构，选择性能更好的敏感材料，以实现光纤紫外传感器紫外光敏性能的提升，更好的解决不同恶劣环境下紫外检测问题具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的缺陷以及改进需要，本发明提供了一种棒状ZnO/石墨烯单球微纳结构紫外传感器及制作方法，其目的在于结合敏感材料制备方法，将新型的复合敏感材料同特殊的、拥有较强干涉效果的光纤结构相融合，并借助棒状ZnO/石墨烯材料的紫外光敏性能，制备出高灵敏度、强稳定性、低成本的光纤紫外传感器，从而更好地解决一些恶劣环境下紫外检测问题。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

提供了棒状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。

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。

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。

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。

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：