0206002‑1第52卷第2期2023年2月Vol.52No.2February2023光子学报ACTAPHOTONICASINICA无增敏材料修饰的高灵敏度光纤湿度传感器李咪，马成举，李东明，张跃斌，鲍士仟，金嘉升，张垚，刘芊震，刘洺，张贻歆（西安石油大学理学院，西安710065）摘要：设计并制作了一种高灵敏度且制作简单的聚甲基丙烯酸甲酯（PolymethylMethacrylate，PMMA）微球与单模光纤复合的湿度传感器。该光纤湿度传感器由PMMA微球与单模光纤构成。由于在微球中形成了法布里-珀罗腔，当外界环境湿度升高时，PMMA微球吸收水分子体积膨胀，导致法布里-珀罗腔的腔长增长，使得传感器干涉光谱的波峰（谷）发生红移，从而实现湿度传感。对所制作传感器的湿度响应、稳定性和重复性等进行了实验研究，实验结果表明：在30%~80%湿度范围内，该湿度传感器的灵敏度达173.36pm/%RH，波长漂移随相对湿度变化呈良好的线性关系，其线性度达0.99226，且具有良好的稳定性和重复性。该PMMA微球与单模光纤复合的湿度传感器具有灵敏度高、结构简单、无需镀膜且易于制作的优点。关键词：光纤传感器；聚甲基丙烯酸甲酯；单模光纤；法布里-珀罗腔；相对湿度中图分类号：TN253文献标识码：Adoi：10.3788/gzxb20235202.02060020引言持续监测环境相对湿度（RelativeHumidity，RH）的变化，在环境安全［1］、农业［2］、电力［3］和医药工程［4］等领域至关重要。湿度传感器的测湿范围、机械性能、抗电磁辐射性等性能参数，直接决定着湿度传感器能否满足实际应用的需求。目前，常见的光纤湿度传感器根据传感机理的不同，主要有干涉型光纤湿度传感器、吸收型光纤湿度传感器、倏逝波型光纤湿度传感器和光纤光栅湿度传感器等。其中，基于法布里-珀罗（Fabry-Pérot，F-P）的光纤传感器具有结构简单、成本低和灵敏度高等优势，在温度［5］、湿度［6］、压力［7］和折射率［8］等传感领域中受到科研人员的关注。例如，2013年，SUD等［9］提出了一种将聚乙烯醇（PolyvinylAlcohol，PVA）湿敏材料涂覆在单模光纤（SingleModeFiber，SMF）端面所构成的F-P结构，用来实现湿度传感，其湿度测量范围为7%RH~91.2%RH，灵敏度为70pm/%RH。2019年，ZHAOY等［10］报道将湿敏材料石墨烯量子点（GrapheneQuantumDots，GQDs）聚乙烯醇填充到空芯毛细管的传感器结构，在13.47%RH~81.34%RH范围内实现了灵敏度为117.25pm/%RH的湿度传感，同时波长漂移和湿度变化具有良好的线性关系。与基于其它原理的光纤湿度传感器相比，基于法布里...
