石墨烯修饰的D型多模光纤折射率传感器特性的研究

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随着现代学光纤技术的发展,光纤以其结构简单、体积小和抗电磁干扰能力强等特点被越来越多的应用于传感器领域,光纤传感技术已经成为传感器研究领域的关键技术之一。自2004年人们第一次发现石墨烯起,人们对这种特殊的二维材料,表现出极大的兴趣,并开展了一系列与之相关的研究与应用。尤其是在光电子学领域,石墨烯材料因其特有的光电学特性引起了国内外的广泛关注。石墨烯与光纤的结合能够为光纤传感、光电器件和光纤通信领域的研究带来新的活力。结合光纤技术和石墨烯技术的优点,本文提出了一种石墨烯修饰的D型多模光纤折射率传感器方案,并对该传感器进行了深入的理论和实验研究。主要内容包括:  首先,对光纤传感技术的国内外发展现状进行了简要的的介绍,在大量查阅国内外文献的基础上,阐述了石墨烯在光纤传感技术中的应用,讨论了石墨烯修饰 D型多模光纤的研究意义。  其次,对石墨烯电导率、介电常数、折射率等参数进行了分析计算,提出了基于石墨烯修饰的D型多模光纤折射率传感器的设计方案,并使用有限元法进行了理论分析和仿真。  再次,利用有限元分析法对石墨烯修饰后的D型多模光纤传感器进行了理论分析和仿真,详细研究了不同层数的石墨烯对光纤的有效折射率、时均功率等参数的影响,并且研究了在同等涂覆层数下抛磨深度不同对各种参数的影响,通过对比这些参数,详细分析了该折射率传感器的传感特性。  最后,根据仿真结果设计了实验,对传感器的折射率传感性能进行了大量的实验研究,并对实验结果进行了分析总结,分析了本设计存在的不足,得出了研究的结论。  本文提出的石墨烯修饰的D型多模光纤传感器具有结构简单、灵敏度高、能够实现在线实时测量等优点,能够给石墨烯修饰光纤传感器的发展带来重要的借鉴意义。
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