在芯片上的双慢光增强光热气体光谱学
Kaiyuan Zheng1,2,3,4, Zihang Peng1,2,3, Hanyu Liao2,3
1State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, College of Electronic Science and Engineering, Jilin University, Changchun, China.
Nature communications
|November 26, 2025
概括
这项研究引入了一种双慢光技术,以提高集成光子气体传感器的灵敏度. 这一进步使得使用一个紧的,基于的设备能够进行高度敏感的乙检测.
科学领域:
- 光子学 是一个光子学.
- 频谱学是一种光谱学.
- 气体传感器 气体传感器
背景情况:
- 集成光子传感器提供高密度集成,但由于光气相互作用较弱,难以与气体感应灵敏度作斗争.
- 慢光技术通过空间压缩光能来增强光物相互作用,提供了提高灵敏度的解决方案.
研究的目的:
- 展示一种双慢光方案,以提高光热光谱学 (PTS) 的灵敏度.
- 在CMOS兼容的平台上开发一种高度灵敏,小型化且具有成本效益的集成光子气体传感器.
主要方法:
- 在平台上使用悬浮光子晶体波导 (PhCW).
- 量身定制的PhCW散射产生结构性的慢光,以增强吸收和探头相调节.
- 将PhCW集成到稳定在芯片上的马赫-泽恩德干扰仪中.
主要成果:
- 实现光热效率为3.6 × 10-4 rad·cm·ppm-1·mW-1·m-1,显著优于带波导和光纤.
- 通过1.4 × 10-6的噪声等效吸收和长度乘积 (NEA·L) 证明了乙检测.
- 开发了一种具有0.6mm2小足迹的传感器.
结论:
- 双缓光增强PTS显著提高了集成光子气体传感器的灵敏度.
- 这种方法使得光子气体传感器的高灵敏度,小型化和经济高效的大规模生产成为可能.
- 开发的传感器代表了波导气体传感技术的突破.
