Espectroscopia fototérmica asistida por microresonador en anillo con haz de bombeo integrado

Área de la Ciencia:

• Fotónica
• Espectroscopia
• Detección Química

Sus antecedentes:

• La espectroscopia fototérmica (PTS) ofrece alta sensibilidad para la detección de gases.
• Los sistemas PTS tradicionales a menudo requieren una alineación compleja de componentes ópticos discretos, lo que limita la miniaturización y la robustez.

Objetivo del estudio:

• Demostrar un sistema compacto de espectroscopia fototérmica (PTS) en chip con entrega de haz de bombeo integrada.
• Desarrollar una vía escalable para sensores de gas robustos, miniaturizados y de alta sensibilidad.

Principales métodos:

• Se utilizó un microresonador en anillo (MRR) de nitruro de silicio (SiN) como transductor de índice de refracción.
• Se empleó una guía de onda SU-8 para la entrega directa del haz de bombeo a la región de detección.
• Se integraron haces de bombeo y sonda para monitorear los cambios de resonancia en el MRR.

Principales resultados:

• Se logró un límite de detección (LOD) mínimo de 95 ppm para el vapor de agua.
• Se demostró una respuesta lineal a concentraciones variables de gas.
• Se eliminó la necesidad de una alineación que consume mucho tiempo de componentes ópticos discretos.

Conclusiones:

• El sistema PTS integrado en chip ofrece una solución escalable para la detección de gas miniaturizada y de alta sensibilidad.
• La combinación de la integración fotónica compatible con CMOS con técnicas de empaquetado avanzadas mejora la robustez del sensor.
• Este enfoque allana el camino para dispositivos de detección de gas portátiles y eficientes de próxima generación.