研究和描述化光学波导器与石英调叉的合,用于开发集成传感平台

科学领域:

• 光子学 是一个光子学.
• 频谱学是一种光谱学.
• 传感器技术 传感器技术

背景情况:

• 微量气体检测对于环境监测和工业应用至关重要.
• 传感系统的小型化对于便携式和现场测量至关重要.
• 石英调音叉 (QTF) 为声学和热检测方法提供高灵敏度.

研究的目的:

• 展示一个超紧的光学气体传感系统用于水蒸气 (H2O) 检测.
• 将光子设备 (激光二极管,光学波导) 与压电传感器 (QTF) 集成.
• 在这个综合系统中评估石英增强光声谱 (QEPAS) 和光诱导热弹性光谱 (LITES) 的性能.

主要方法:

• 采用了一种波尾激光二极管,在1392.5纳米发射,用于H2O吸收.
• 使用化 (Si3N4) 光学波导引导激光光线到T形QTF.
• 设计了一个S形的波导路径,以最大限度地减少散射光干扰.
• 应用QEPAS和LITES技术进行气体传感.

主要成果:

• 在QEPAS和LITES中实现了可比的信号噪声比率 (SNR).
• 观察到的SNR为1.6%的室内H2O度,在1.6至3.2之间.
• 识别了输送到QTF的降低光功率 (~300μW) 作为SNR的限制因素.
• 证明了综合光子-零电方法的可行性.

结论:

• 开发的系统显示了便携式微量气体传感的前景.
• 对紧型气体传感器来说,光子和压电元件的集成是可行的.
• 进一步优化光电输送可以提高系统的灵敏度.