硫系悬浮纳米脊波导

超宽带中红外传感

在3.2–11.5 μm超宽带内实现超过自由空间的外部限制因子,显著增强气体吸收信号。

Pi, Mingquan · 郑传涛 · Zhao, Huan · Peng, Zihang · Guan, Gangyun · Ji, Jialin · Huang, Yijun · Yuting, Min · Liang, Lei · Song, Fang · 白雪 · 张禹 · 王一丁 · Tittel, Frank K.

ACS Nano 2023

参数信息

外部限制因子(ECF)
107-116 %
外部限制因子(ECF)
107-116 %
外部限制因子(ECF)
116-128 %
实验外部限制因子(ECF)
112 %
实验外部限制因子(ECF)
110 %
实验外部限制因子(ECF)
110 %
检测限(LOD)
5.9 ppm
噪声等效吸收灵敏度
2.3e-5 cm⁻¹ Hz⁻¹/²

技术优势

限制因子超过自由空间

三个波导的ECF分别高达107–116%、107–116%和116–128%,使光与气体的相互作用强于自由空间传播,显著增强吸收信号。

检测限低至5.9 ppm

通过Allan偏差分析,在3.291 μm处对甲烷的检测限为5.9 ppm(平均时间64.2 s),满足痕量气体检测需求。

无需干法刻蚀

采用两步剥离工艺制备,避免了复杂的干法刻蚀,降低工艺复杂度和成本。

噪声等效吸收低

噪声等效吸收灵敏度为2.3 × 10⁻⁵ cm⁻¹ Hz⁻¹/²,与空芯光纤和片上气体传感器相当。

应用场景