石墨烯材料光纤声波传感器：高灵敏度与应用

"这篇光学学报的文章探讨了一种基于多层石墨烯材料的光纤声波传感器设计，这种传感器利用单模光纤和多层石墨烯薄膜构建了法布里-珀罗干涉腔，用于声波检测。实验结果显示，石墨烯和氧化石墨烯（GO）薄膜制成的传感器在音频范围内具有优异的信噪比和灵敏度，显著优于传统电学声波传感器。文章强调了这种基于石墨烯的光纤声波传感器在应对强电磁干扰和狭小空间等复杂环境中的微声压测量优势。" 文章深入研究了多层石墨烯材料在光纤声波传感技术中的应用，这种新型传感器的核心是将多层石墨烯薄膜集成到单模光纤中，形成一个法布里-珀罗干涉仪的结构。法布里-珀罗干涉仪是一种常见的光学传感器，它利用光的干涉原理来检测物理变化，如声波引起的振动。在这个设计中，石墨烯和氧化石墨烯被用作声压敏感薄膜，它们对声波的响应可以转化为光学信号，从而实现非接触式的声波检测。 实验数据表明，基于石墨烯的传感器平均信噪比达到56 dB，而基于GO薄膜的传感器则达到69 dB，这表示传感器在噪声环境中仍能保持高精度的测量能力。此外，它们的平均最小可探测声压灵敏度分别为20.8 μPa·Hz-1/2和6.63 μPa·Hz-1/2，远低于电学声波传感器，这意味着石墨烯材料的传感器能更有效地检测微弱的声压变化。 文章还指出，由于石墨烯的优异性能，如高导电性、轻质和强度，使得这种传感器特别适用于需要抵抗强电磁干扰的环境。同时，其紧凑的尺寸和光纤的特性使其适合在狭小空间内进行声压测量。这些特性使得基于石墨烯的光纤声波传感器成为未来声学监测领域的一个有前景的技术选择，特别是在航空航天、工业检测和环境监测等需要精确微声压测量的场景中。 该研究展示了多层石墨烯在光纤声波传感器中的潜力，为未来开发更高性能、适应更苛刻环境的声学传感器提供了新的设计思路和材料选择。通过持续的研究和优化，这类传感器有望在各种复杂条件下提供更加准确和可靠的声波测量服务。