Diseño y modelado de un resonador GaAs de doble ranura en forma de ojo para la detección de CO2

Área de la Ciencia:

• Fotónica y detección óptica
• Tecnología de seguimiento del medio ambiente
• Ciencias de los materiales para sensores

Sus antecedentes:

• El monitoreo del dióxido de carbono (CO2) es vital para el medio ambiente y la salud humana.
• Los sensores de gases existentes a menudo carecen de la sensibilidad y resolución requeridas.
• Los sensores de índice de refracción (RI) ofrecen una vía prometedora para la detección de gases sensibles.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y evaluar numéricamente un nuevo sensor RI de alta sensibilidad para la detección de medios gaseosos.
• Investigar una estructura de resonador de microrringo en forma de ojo (ESMRR) para mejorar el rendimiento de la detección.
• Evaluar la idoneidad del sensor para el monitoreo preciso del dióxido de carbono (CO2).

Principales métodos:

• Simulación numérica y diseño de una estructura de resonador de microanillo de doble ranura.
• Utilizando una guía de onda de núcleo de doble ranura de GaAs en un sustrato de Al0.5Ga0.5As.
• Aplicación de la regla de Mason para la derivación de la función de transferencia óptica y var-FDTD para el análisis numérico.

Principales resultados:

• Se ha logrado un rango espectral libre extendido (FSR) de 137,68 nm.
• Se ha demostrado una sensibilidad a granel de 1217,39 nm/RIU y una resolución de 4,93 × 10-6 RIU.
• Se ha informado de una sensibilidad al CO2 de 24,4 pm/ppm con un límite de detección de 0,82 ppm.

Conclusiones:

• El sensor ESMRR propuesto presenta una alta sensibilidad y resolución para la detección de gases.
• El diseño del sensor es eficaz para el monitoreo preciso del dióxido de carbono (CO2).
• Esta tecnología tiene potencial para aplicaciones ambientales y de seguridad sanitaria.