一种基于石墨烯膜的光纤法珀声压传感器制作方法及其测量方法、装置

摘要

本发明公开了一种基于石墨烯膜的光纤法珀声压传感器制作方法及其测量方法、装置，该传感器基于石墨烯膜和光纤法珀干涉光学原理制成。首先，清洗处理单模光纤和转移石墨烯膜，并将石墨烯膜吸附至氧化锆单模插芯；然后，将处理后的单模光纤从另一端插入氧化锆插芯。这样，通过由单模光纤端面和石墨烯膜组成法珀干涉的两个反射面，形成光纤-空气-石墨烯膜干涉腔，并搭建干涉腔腔长检测装置，应用双峰法解调干涉光谱信号，实现微弱声压信号的高灵敏度检测。该传感器具有制作简单、高灵敏度、体积小、抗电磁干扰等优点，解决了现有技术中由于膜片厚度减少受限而造成的传感器灵敏度较低的问题，提高了膜片式声压传感器的灵敏度，可有望用于水声、电声、医学及生物医学工程等领域。

主权项

一种基于石墨烯膜的光纤法珀声压传感器的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1.声压传感器组件选型：选用单层或者多层铜基石墨烯膜、氧化锆单模插芯和单模光纤，所述的石墨烯膜为化学气相沉积法（CVD）生成的单层或多层铜基石墨烯膜；步骤2.对所述的氧化锆单模插芯PC（Physic Contact）端面进行丙酮超声清洗与去离子水清洗，以及对单模光纤的尾端采用光纤切割刀切平，并利用光纤熔接机检测氧化锆单模插芯PC端面和单模光纤尾端切平后端面的平整度；步骤3.对所述的石墨烯膜进行转移，将其从基底转移至氧化锆插芯的抛光PC端面，具体为：利用硫酸铜:盐酸:水=10g:50ml:50ml的溶液腐蚀铜基底；将腐蚀完铜基的石墨烯转移到去离子水中进行清洗；然后在离子水中轻轻翻转石墨烯膜，使石墨烯膜朝上，利用氧化锆插芯PC抛光端面吸附石墨烯膜；最后利用丙酮去除PMMA；步骤4.将端面已处理过的单模光纤从已吸附石墨烯膜的氧化锆单模插芯另一端插入，使单模光纤端面和石墨烯膜形成法珀干涉的两个反射面，构成光纤‑空气‑石墨烯膜干涉腔；步骤5.搭建法珀干涉腔腔长检测装置，该检测装置由基于石墨烯膜的光纤声压传感器、宽带光源、环行器、光谱仪和三维光纤微动平台组成，根据双峰法解调干涉光谱信号，确定形成干涉腔的初始腔长；步骤6.利用环氧胶对氧化锆单模插芯和单模光纤进行粘合，完成基于石墨烯膜的光纤法珀声压传感器的制作；步骤7.制作出来的基于石墨烯膜的光纤法珀声压传感器根据膜片振动与腔长变换规律，实现声压信号测量。