光学前沿动态
OPTICS FRONTIERS
30
2026
-
03
悬浮波导增强片上光热气体传感
作者：
香港理工大学 Wei Jin 团队、吉林大学 Chuantao Zheng 团队和之江实验室 Qingyang Du 团队展示了一种悬浮硫系玻璃波导（ChGW）增强型光热传感器（PTS），实现了十亿分之一（ppb）级高灵敏度的分子气体传感。作者采用CMOS兼容的两步图案化工艺，制备了损耗低至2.6 dB/cm的纳米级悬浮ChGW。通过建立等效PTS模型来指导ChGW几何结构的优化，作者实现了吸收诱导热源功率提高4倍，等效热导率降低10.6倍，从而使光热相位调制效率比非悬浮波导提高了45倍。结合高对比度波导端面法布里-珀罗干涉仪，作者实现了前所未有的乙炔检测极限330 ppb、接近6个数量级的宽动态范围以及小于1 s的快速响应。该系统整体展现出3.8×10?? cm?¹的噪声等效吸收系数，据作者所知，这为光子波导气体传感器树立了新的标杆。这项工作为构建用于高灵敏度、无背景噪声光子传感应用的集成芯片传感器原型提供了关键进展。
研究成果于 2026 年 2 月 17 日以 “Suspended waveguide-enhanced near-infrared photothermal spectroscopy for ppb-level molecular gas sensing on a chalcogenide chip” 为题发表于《Light: Science & Applications》。
图1：SWE-PTS 原理
图2：悬浮 ChGW 的优化
图3：增强因子评估
图4：悬浮 ChGW 制造
图5：F-P 腔表征
图6：气体传感性能
图7：性能比较
来源：光学光学世界
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