李 成，刘 欢，宋学锋，肖 习，樊尚春

(1.北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191；2.深圳北航新兴产业技术研究院，广东深圳 518057；3.南方科技大学创新创业学院，广东深圳 518000)

0 引言

膜片式光纤声压传感器，因具有高灵敏度、微小型化、耐恶劣环境、抗电磁干扰等优点，近年来备受国内外学者关注[1]，但多为硅膜、有机聚合物膜，受敏感材料及制作工艺影响，其厚度一般在μm量级，一定程度上限制了有限尺寸下传感器的抗过载能力与灵敏度。石墨烯作为一种目前已知最薄的新型材料，其独特的2D结构和众多优异的力学、光学特性，已成为当前国内外先进压力传感器领域的前沿研究热点。例如，2013年香港理工大学Ma等利用直径125 μm、厚度100 nm的石墨烯厚膜为感压元件制作了石墨烯光纤F-P声压探头，声压测试表明，在10 kHz下其振膜的机械灵敏度达1.1 nm/Pa[2]。2015年北京航空航天大学Li等利用厚度为4.3 nm、直径为125 μm的薄层石墨烯膜制作了声压传感器，在15 kHz下其振膜机械灵敏度提高至2.38 nm/Pa，且在0.1～20 kHz范围内具有较平坦的频响特性[3]。2017年电子科技大学Wu等制作了膜厚100 nm、直径1.8 mm的氧化石墨烯膜光纤F-P声压传感器，在0.1～20 kHz范围内实现声压测量，在10 kHz时电压灵敏度为750 mV/Pa[4]。2018年华中科技大学Lu等利用直径为2 mm、厚度为10 nm的石墨烯膜制作了F-P声压传感器，在10 kHz声压信号下其最小可探测声压为0.77 μPa/Hz1/2[5]。

总之，近年来国内外学者基于石墨烯膜开展了大量F-P声压传感器的探头制作与实验研究，并通过设计石墨烯膜结构参数，实现传感器振膜动态响应的灵敏度提升。……