【摘要】：近年來(lái),科研人員利用各種鍍膜涂覆技術(shù)將不同材料形成的膜與光纖光柵結(jié)合,在光纖光柵的包層上涂覆一層均勻?qū)ΨQ或者周期性變化非對(duì)稱的薄膜來(lái)改變光纖光柵的傳輸特性以便制作新型的光纖傳感器。針對(duì)不同場(chǎng)合,人們?cè)诠饫w光柵上涂覆介質(zhì)膜、金屬膜和納米材料膜制作出了不同類型靈敏度高、穩(wěn)定性好的傳感器,在光纖通信與傳感領(lǐng)域大顯身手。而在光纖光柵上涂覆納米材料膜已經(jīng)成為現(xiàn)階段的研究熱點(diǎn)。石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)是石墨烯尺寸小10nm時(shí)形成的準(zhǔn)零維碳納米材料,不僅具有石墨烯的最快導(dǎo)電速度、大的比表面積、最強(qiáng)導(dǎo)熱能力、最大力學(xué)強(qiáng)度還具有量子點(diǎn)所擁有的較高的吸光和發(fā)光效率、獨(dú)特的、可調(diào)諧的光學(xué)特性以及毒性低、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。雖然有關(guān)光纖光柵上涂覆石墨烯、碳納米管的研究已有不少,但對(duì)光纖光柵上涂覆石墨烯量子點(diǎn)的研究未見到相關(guān)報(bào)道。由于石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)具有與石墨烯、碳納米管相比獨(dú)特的光學(xué)物理特性,因此將石墨烯量子點(diǎn)涂覆在光纖光柵上,其光譜會(huì)表現(xiàn)出特別的變化。本論文通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)涂覆光纖光柵后的光譜進(jìn)行了研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:第一章,綜述了涂覆光纖光柵的原理以及國(guó)內(nèi)外研究狀況,同時(shí)對(duì)光纖光柵、石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)的相關(guān)知識(shí)做了必要的介紹。第二章,從光纖理論著手,過(guò)渡到光纖光柵理論以及傳感理論,并對(duì)光柵參量進(jìn)行了詳細(xì)的研究分析并用MATLAB軟件計(jì)算驗(yàn)證。第三章,詳述涂覆光纖光柵原理,并重點(diǎn)研究了石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)的光電特性、吸附特性。并對(duì)包層各向異性晶體光纖光柵模型和包層腐蝕型光纖光柵進(jìn)行了分析,同時(shí)運(yùn)用MATLAB、OPtiGratting與Rsoft光學(xué)軟件綜合對(duì)此仿真分析。第四章,在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段得到腐蝕包層后的光纖光柵,同時(shí)制備了石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)的涂覆液,最后對(duì)石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)涂覆光纖光柵后的光譜進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)其反射率先變小再升高,同時(shí)中心波長(zhǎng)一直紅移。并提出利用GQDs-FBG制成濕度傳感器進(jìn)行研究。這為制作新型的光纖光柵傳感器做了初步的探索。
[Abstract]:In recent years, researchers have made use of various coating techniques to combine films formed from different materials with fiber gratings. A uniform symmetrical or periodically varying asymmetric film is coated on the cladding of the fiber grating to change the transmission characteristics of the fiber grating in order to fabricate a new type of fiber optic sensor. Different types of sensors with high sensitivity and good stability have been fabricated by coating dielectric film metal film and nanomaterial film on fiber Bragg gratings in different situations. They are widely used in the field of optical fiber communication and sensing. It has become a research focus at present to coating nano-material film on fiber gratings. Graphene quantum dot (GQDs) is a quasi zero dimensional carbon nanomaterial formed when graphene size is small 10nm. It not only has the fastest conductive speed of graphene, but also has large specific surface area and the strongest thermal conductivity. The maximum mechanical strength also has the advantages of high absorptivity and luminescence efficiency, unique and tunable optical properties, low toxicity, safety and environmental protection of quantum dots. Although there have been a lot of studies on fiber gratings coated with graphene and carbon nanotubes, there are no reports on the study of fiber gratings coated with graphene quantum dots. Because graphene quantum dots (GQDs) have unique optical and physical properties compared with graphene and carbon nanotubes, the spectrum of graphene quantum dots coated on fiber gratings will exhibit special changes. In this paper, the spectrum of graphene quantum dots (GQDs) coated with fiber grating is studied by combining theory and experiment. The main research contents are as follows: in chapter 1, the principle of coated fiber grating and the research status at home and abroad are summarized. At the same time, the related knowledge of fiber grating and graphene quantum dot (GQDs) is introduced. In the second chapter, from the fiber theory to the fiber grating theory and sensing theory, the grating parameters are studied and analyzed in detail and verified by MATLAB software. In chapter 3, the principle of coated fiber gratings is described in detail, and the photoelectric and adsorption properties of graphene quantum dots (GQDs) are studied. The model of cladding anisotropic crystal fiber grating and the cladding corrosion type fiber grating are analyzed, and the simulation results are analyzed by MATLAB Optigrting and Rsoft optical software. In chapter 4, the etching coated fiber gratings are obtained in the experimental preparation stage, and the coating solution of graphene quantum dots (GQDs) is prepared at the same time. Finally, the spectrum of graphene quantum dots (GQDs) coated with fiber gratings is studied. It is found that the reflection becomes smaller and higher, and the center wavelength is always redshift. A humidity sensor based on GQDs-FBG is proposed. This is a preliminary exploration for the fabrication of new fiber Bragg grating sensors.
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN25

【參考文獻(xiàn)】

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1 張東梅;田磊;郭慧林;;含氮石墨烯量子點(diǎn)的制備及其光學(xué)性質(zhì)研究[J];無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào);2016年10期

2 姬子曄;張海明;吳磊;白小剛;黃丹;;溶劑對(duì)石墨烯量子點(diǎn)熒光性質(zhì)的影響[J];發(fā)光學(xué)報(bào);2016年09期

3 孫曉丹;劉中群;顏昊;;石墨烯量子點(diǎn)的制備及其生物應(yīng)用[J];無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào);2016年04期

4 畢衛(wèi)紅;王圓圓;付廣偉;王曉愚;李彩麗;;基于石墨烯涂覆空心光纖電光調(diào)制特性的研究[J];物理學(xué)報(bào);2016年04期

5 姚秋虹;林麗萍;趙婷婷;陳曦;;異原子摻雜石墨烯量子點(diǎn)的制備、性能及應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2015年11期

6 王義平;唐劍;尹國(guó)路;鐘曉勇;廖常銳;;光纖光柵制作方法及傳感應(yīng)用[J];振動(dòng).測(cè)試與診斷;2015年05期

7 羅培輝;劉錦茂;;化學(xué)氧化碳纖維制備石墨烯量子點(diǎn)[J];三明學(xué)院學(xué)報(bào);2015年04期

8 牛晶晶;高輝;田萬(wàn)發(fā);;石墨烯-量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備與應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2014年Z1期

9 顧錚■;藍(lán)錦龍;;基于模式轉(zhuǎn)換的鍍膜長(zhǎng)周期光纖光柵傳感器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];中國(guó)激光;2014年01期

10 文繼華;朱月紅;;切趾光纖光柵制作工藝研究[J];科協(xié)論壇(下半月);2013年12期

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1 魯鑫;;基于納米材料涂覆傾斜光纖光柵折射率傳感方法[A];2015 年（第七屆）西部光子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2015年

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1 王慧;氧化石墨烯及其功能化改性材料富集水中重金屬離子機(jī)理研究[D];湖南大學(xué);2016年

2 張瑞強(qiáng);磁性石墨烯和量子點(diǎn)中尺寸效應(yīng)對(duì)可見光吸收的影響[D];山西師范大學(xué);2015年

3 周愛平;石墨烯量子點(diǎn)的電子結(jié)構(gòu)及光學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2013年

4 趙振剛;碳納米管濕度傳感器敏感特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

5 汪林俊;石墨烯量子點(diǎn)量子輸運(yùn)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

6 呂丁成;單軸晶體材料構(gòu)成的光纖光柵特性研究[D];蘭州大學(xué);2009年

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1 平國(guó)政;石墨烯與量子點(diǎn)的制備及應(yīng)用[D];北京化工大學(xué);2016年

2 王圓圓;石墨烯涂覆光纖電光調(diào)控特性及光纖器件的理論研究[D];燕山大學(xué);2016年

3 趙海星;石墨烯量子點(diǎn)光學(xué)性質(zhì)的研究[D];西南大學(xué);2016年

4 袁德信;相移光纖光柵傳輸特性及傳感應(yīng)用的研究[D];廣西師范大學(xué);2016年

5 王鋒;石墨烯硅基光電二極管的研究[D];浙江大學(xué);2016年

6 于坤江;光纖光柵制作技術(shù)及應(yīng)用的研究[D];北京交通大學(xué);2016年

7 劉亞洲;磁性氧化石墨烯復(fù)合材料的制備及其吸附性能的研究[D];燕山大學(xué);2015年

8 李蒙蒙;薄包層FBG葡萄糖傳感方法研究[D];武漢理工大學(xué);2015年

9 張世焱;腐蝕型光纖光柵光學(xué)特性研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

10 王靜怡;薄包層光纖光柵理論及色散特性研究[D];天津理工大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：2143878