片上中红外铟镓砷悬浮波导气体传感器

作     者：王雪莹 张哲宁 皮明权 彭子航 郑传涛 宋芳 杨悦 王一丁 WANG Xueying;ZHANG Zhening;PI Mingquan;PENG Zihang;ZHENG Chuantao;SONG Fang;YANG Yue;WANG Yiding

作者机构：吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区长春130012 吉林省红外气体传感技术工程研究中心长春130012 

基　　金：国家自然科学基金(Nos.62175087,62235016,61960206004,62105118) 吉林省科技发展计划(Nos.20200401059GX,20230201054GX) 吉林省教育厅科技发展规划项目(No.JJKH20211088KJ) 长春市重点研发项目(No.21ZGN24) 吉林大学科技创新团队项目(Nos.JLUSTIRT,2021TD-39) 

出 版 物：《光子学报》 (Acta Photonica Sinica)

年 卷 期：2023年第52卷第10期

页      码：159-169页

摘      要：为研究中红外波段的片上波导传感性能,针对2172.75 cm-1处的一氧化碳吸收线,提出基于InGaAs-InP平台的悬浮光子晶体波导传感器和悬浮脊形波导传感器。基于朗伯—比尔定律,通过Rsoft和COMSOL软件设计波导结构,优化了光子晶体波导的晶格常数、孔半径、中心孔半径和脊形波导的脊宽、条宽、脊高和条高。仿真结果表明,光子晶体波导和脊形波导的功率限制因子分别为250.69%和115.65%。对两种传感器进行计算和性能评估,得到两种传感器的传输损耗分别为27.5 dB/cm和3 dB/cm,最佳波导长度分别为72μm和162μm。设定探测器最小可检测信噪比为10,得到两种传感器的最小可检测气体浓度分别为9.13×10-6和8.51×10-6。讨论了波导传输损耗对传感器性能的影响,若能有效降低波导损耗,可进一步降低最小可检测气体浓度。对比两种传感器,光子晶体波导具有更大的功率限制因子,脊形波导具有低传输损耗和横磁模兼容性的优点。

主 题 词：波导传感器 中红外 吸收光谱 气体传感器 光子晶体波导 脊形波导 

学科分类：070207[070207] 07[理学] 0804[工学-材料学] 0837[0837] 0805[工学-能源动力学] 0703[理学-化学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/gzxb20235210.1052414

馆 藏 号：203124528...