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Sensitivity-enhanced fiber-optic surface plasmon resonance sensor utilizing Cu/WS2/PAAG composite film for pH measurement

材料科学 表面等离子共振 聚二甲基硅氧烷 折射率 光纤 涂层 灵敏度(控制系统) 超细纤维 光纤传感器 光纤布拉格光栅 复合数 纤维 光学 检出限 光电子学 复合材料 纳米技术 化学 色谱法 纳米颗粒 波长 物理 工程类 电子工程
作者
Long-Ju Li,Xueqiang Wang,Jiwei Li,Qing-Yue Jia,Hongjuan Yang,Yu-Quan Bo,Zhao-Qiang Liu,Pengfei Zhang,Lingxin Kong
出处
期刊:Optik [Elsevier BV]
卷期号:260: 169075-169075 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.ijleo.2022.169075
摘要

In this paper, we reported a composite optical fiber probe structure based on a Cu/WS2 coated surface plasmon resonance (SPR) coreless fiber and a microfiber Fiber Bragg Grating (FBG), which can be used for the simultaneous detection of pH and temperature by assembling Polyacrylamide Gel (PAAG) film and Polydimethylsiloxane (PDMS) coating, respectively. The simulation and experimental results show that WS2 nanofilm can effectively enhance the refractive index (RI) sensitivity of 50 nm-Cu film coated optical fiber SPR probe. Due to the swelling ratio of PAAG is regulated by the pH of liquid solution, the sensitivity of pH detection can reach − 4.42 nm/pH in the pH range of 1–9. The temperature response of the pH probe is one of the main factors leading to the pH detection error, and the experimental result is as high as 76.60 pm/°C in the range of 20–60 °C. The temperature sensitivity of the FBG can be increased from 10.4 pm/°C to 85.67 pm/°C by chemical corrosion and covering PDMS coating for temperature compensation.
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