本实用新型涉及传感元件，尤其涉及一种光辅助石墨烯气敏传感元件。

石墨烯作为新型材料，因其二维结构而具有优异的性能，近几年关于石墨烯气敏探测方向的研究越来越多，研究表明石墨烯对二氧化氮气体探测灵敏度高，具有用于高灵敏气体传感的潜力。而石墨烯用于二氧化氮气体传感，存在解吸附气体分子时间长，影响其作为传感器的应用。主要原因是因为二氧化氮分子吸附到石墨烯表面是以化学吸附的形式，需要一定外界辅助条件可加快解吸附过程。研究发现，通过紫外光照可以加速气体分子的分解，使气体分子脱离石墨烯进而解吸附。目前对石墨烯气敏元件外界辅助条件大多是给气敏元件加热到200多度，其具有集成度低，且温度控制难以精准，加温效率低，浪费能量多，加热有延迟等缺点。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种光辅助石墨烯气敏传感元件。

本实用新型提供了一种光辅助石墨烯气敏传感元件，包括光纤、石墨烯层和电极，所述光纤包括包层和位于包层之内的纤芯，所述光纤上设有缺口，所述纤芯的至少部分被所述缺口所暴露，所述石墨烯层覆盖在所述缺口之上，在所述纤芯中传输的光泄露至所述石墨烯层，所述电极与所述石墨烯层连接。

作为本实用新型的进一步改进，具有所述缺口处的所述光纤的横截面为D型。

作为本实用新型的进一步改进，所述石墨烯层为单层或者多层。

作为本实用新型的进一步改进，所述光纤为多模光纤或者光子晶体光纤。

作为本实用新型的进一步改进，所述电极在所述石墨烯层上沉积而成。

作为本实用新型的进一步改进，所述电极的厚度为10-30微米。

作为本实用新型的进一步改进，所述缺口的长度介于500微米到3000微米之间。

本实用新型的有益效果是：通过上述方案，将光纤与石墨烯层相结合，设计出一种石墨烯气敏光控传感元件，不需要外界辅助加热，检测的灵敏度较高，能加快气体解吸附，实现实时传感。

附图说明

图1是本实用新型一种光辅助石墨烯气敏传感元件的主视图。

图2是本实用新型一种光辅助石墨烯气敏传感元件的立体示意图。

图3是本实用新型一种光辅助石墨烯气敏传感元件的横截面示意图。

图4是本实用新型一种光辅助石墨烯气敏传感元件的主视图。

图5是本实用新型一种光辅助石墨烯气敏传感元件的横截面示意图。

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1至图5所示，一种光辅助石墨烯气敏传感元件，包括光纤6、石墨烯层3和电极4，所述光纤6包括包层1和位于包层1之内的纤芯2，所述光纤6上设有缺口5，所述纤芯2的至少部分被所述缺口5所暴露，所述石墨烯层3覆盖在所述缺口5之上，在所述纤芯2中传输的光泄露至所述石墨烯层3，所述电极4与所述石墨烯层3连接，电极4用于连接外部电路来探测石墨烯层4的电阻变化。

如图1至图5所示，具有所述缺口5处的所述光纤6的横截面为D型，形成D型光纤。

如图1至图5所示，所述石墨烯层3为单层或者多层（两层或两层以上）。

如图1至图5所示，所述光纤6优选为多模光纤（见图1至图3）或者光子晶体光纤（见图4至图5）。

如图1至图5所示，所述电极4在所述石墨烯层3上沉积而成。

如图1至图5所示，所述电极4的厚度为10-30微米。

如图1至图5所示，所述缺口5的长度介于500微米到3000微米之间。

图1至图3中的光纤6采用多模光纤，直径125微米，由包层1和纤芯2组成，光纤直径105微米，光纤6长度为10cm以上，在中间处制作成500微米到3000微米长的缺口5，该部分形成D型光纤，纤芯2部分被暴露出来，在光纤6中传输的光可泄露出来，D型光纤高度约为110微米左右，在D型光纤表面平台处上边覆盖石墨烯层3（单层或多层，厚度不定），在石墨烯层3上方沉积上金电极（约10-30微米左右）。

图4至图5中的光纤6采用光子晶体光纤，直径约125微米，由包层1和多个纤芯2（10个，直径15微米）组成，长度为10厘米以上。利用光子晶体光纤在中间处制造出D型光纤，将第一排三个纤芯2暴露出来，使光可泄露出来，加工后的D型光纤高度约为115-100微米左右，在光纤平台表面覆盖上石墨烯层3（单层或多层，厚度不定），在石墨烯层3表面沉积金电极（约10-30微米左右）。

本实用新型利用常见的多模光纤或者光子晶体光纤，与石墨烯结合，设计出一种集成的二维材料可光控气敏传感元件，特别是石墨烯气敏光控传感元件，当气体分子接触到石墨烯层3时，石墨烯层3的电阻会发生变化，用外部电路连接电极4，来探测石墨烯层3的电阻变化，不同浓度的气体对石墨烯层3的电阻影响不同，越浓的气体电阻变化越大，因此可以根据电阻变化来探测气体浓度，当探测时，在光纤6中通入紫外光（激光或LED都可），可以加快解除气体分子与石墨烯层3之间的吸附效果，即加快石墨烯层3电阻回复到初始值，可以实现实时检测。同时还可以提高检测的灵敏度，得到更低的检测极限浓度。等到测试结束后，关闭紫外光。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。