通過(guò)涂覆石墨烯和聚二甲基硅氧烷（PDMS）到光纖等離子體界面上,開(kāi)發(fā)了一種高靈敏度，快響應(yīng)速度的光纖等離子體溫度傳感器。該傳感器由側(cè)面拋光纖維，金層，石墨烯層和PDMS層四部分組成，依次分別用于光激發(fā)和讀出，激發(fā)表面等離振子共振（SPR），增強(qiáng)SPR效應(yīng)和加速傳感響應(yīng)，充當(dāng)熱-光響應(yīng)材料。發(fā)現(xiàn)，隨著石墨烯層數(shù)增加（4層以內(nèi)），其折射率（RI）的靈敏度增加，但進(jìn)一步增加石墨烯層數(shù)，其靈敏度反而降低。引入PDMS外涂層后，四層石墨烯可以提高RI傳感器的靈敏度（33％），溫度靈敏度提高了21.9％。此外，引入石墨烯層后，縮短了溫度傳感器的響應(yīng)時(shí)間，從65至6 s（達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí)以上）。可以相信，該多層石墨烯/PDMS結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步開(kāi)發(fā)用于優(yōu)化其他溫度傳感器的靈敏度和響應(yīng)時(shí)間。
Figure1. GP-SPR光纖傳感器的制造過(guò)程，包括拋光纖維包層，沉積Cr和金膜，石墨烯轉(zhuǎn)移和涂覆PDMS層。
Figure 2.（a）SPF的平坦區(qū)域（FR）和（b）過(guò)渡區(qū)域（TR）的SEM圖。（c）SPF橫截面的光學(xué)圖。（d）SPF殘留物沿拋光區(qū)域的厚度情況。（e）單層石墨烯的拉曼光譜。（f）五層石墨烯的透射光譜。
Figure 3. 溫度傳感器表征系統(tǒng)的示意圖。 插圖是放大的GP-SPR溫度傳感器。
Figure 4.從 0至5層石墨烯時(shí)，傳感器對(duì)RI液體在1.331處的透射光譜。（b）傳感器的RI靈敏度與石墨烯層數(shù)的關(guān)系。（c）0-4層石墨烯時(shí)，RI靈敏度的線性擬合。
該研究工作由暨南大學(xué)Jiajia Luo等人于2020年發(fā)表在J. Mater. Chem. C期刊上。原文：Graphene-PDMS hybrid overcoating enhanced fiber plasmonic temperature sensor with high sensitivity and fast response。
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