光纤传感技术在石墨烯传感器中的应用研究

光纤传感技术在石墨烯传感器中的应用研究第一章：绪论

光纤传感技术是一种高灵敏度、宽频响、免受电磁干扰的非电

性传感技术，逐渐成为大家关注的研究热点。与此同时，石墨烯

材料的出现引起了广泛的科研界的关注，其优异的电学、光学、

物理学和机械学等物理特性，使其具有许多独特的性质。石墨烯

传感器和光纤传感器之间的研究是当前科学研究领域的一个热点，本文就石墨烯传感器中光纤传感技术的应用做一些探讨。

第二章：光纤传感技术的基本原理

光纤传感技术是一种利用可导光纤传输光信号和信号之间的传

递特性，实现对物理量、化学量参数进行测量的非电性传感技术。光纤传感技术的主要测量参数有温度、压力、形变、液位、环境等。

光纤传感技术的测量原理是光的相互作用，利用不同的物理量

与光之间的相互作用，将所要测量的物理量转化为光学量进行测量。例如，压力的作用力可使光纤产生弯曲，使传输光线的传播

路径发生改变，从而实现压力的测量。

第三章：石墨烯传感器的特性

石墨烯传感器由于具有很强的半导体特性，使得其具有非常优

越的传感性能。比如石墨烯电阻率随周围环境或物质的变化而变

化，电学传感器适合测量电场、电导率、电荷密度等电学特性；

石墨烯的机械特性使其适合用于测量应力、形变、压力等物理量；此外，石墨烯还具有较高的响应速度和灵敏度，使其成为一种很

有前途的传感器材料。

第四章：光纤传感技术在石墨烯传感器中的应用

石墨烯传感器与光纤传感技术相结合，可以实现更为高灵敏度

和高精度的物理量测量。光纤传感器可以将光线通过石墨烯导电

层或载流子传输途径，探测物理量的变化，达到对不同物理量的

测量。

1.光纤-石墨烯传感体系

利用光纤中的光线传输方式传输激发光束到石墨烯薄膜上，石

墨烯薄膜产生的反射光表现出现蓝移、红移、增强、减弱等特性。

2.石墨烯与微环的结合

利用光纤，将光能注入微环中，当微环中有目标物质存在时，

由于石墨烯中载流子会与微环相互作用，从而导致光学性能发生

改变，实现了对目标物质的测量。

3.光纤微振膜

利用光纤的传输能力，通过光的反射和折射，实现对石墨烯膜

的振动测量。由于石墨烯薄膜的响应速度很快，因此这种传感器

具有较高的灵敏度和稳定性。

第五章：研究进展

石墨烯传感器和光纤传感技术之间的结合，给传感技术的研究

带来了革命性的变化。当前的研究，主要围绕着以下几个方面展开：

1.基于石墨烯的光纤传感器

这种新型传感器可以在不接触目标物质时，通过非接触式光谱

检测技术实现目标物质的测量。它具有高精度、高灵敏度和高速

响应等优点。

2.利用红外吸收

石墨烯的红外吸收能力让人眼前一亮，目前研究者正设计一种

利用光纤的石墨烯传感器，可对有机分子进行检测。这种传感器

具有高分辨率、低成本、易操作等特点。

3.光纤-石墨烯传感系统及其生物应用

利用生物活体模拟材料建立传感系统，将光纤-石墨烯传感器用于生物、水质等领域，对于相关领域的研究具有非常重要的意义。

第六章：结论

石墨烯传感器与光纤传感技术的结合，是当前科研领域的一个新的热点，随着技术的不断发展，相信在未来可以有更多的领域得到应用。同时，研究者仍需考虑在实际应用中的可操作性和成本问题，才能真正实现对各类环境物质的精准探测。