Waveguide‐Based On‐Chip Photothermal Spectroscopy for Gas Sensing

光热治疗 材料科学 波导管 光电子学 干涉测量 炸薯条 光学 灵敏度(控制系统) 光热光谱学 光谱学 动态范围 纳米技术 电子工程 电信 物理 工程类 量子力学 计算机科学
作者
Kaiyuan Zheng,Mingquan Pi,Yijun Huang,Zihang Peng,Huan Zhao,Fang Song,Haihong Bao,Shoulin Jiang,Hoi Lut Ho,Chuantao Zheng,Wei Jin,Yù Zhang,Yiding Wang
出处
期刊:Laser & Photonics Reviews [Wiley]
卷期号:18 (5) 被引量:5
标识
DOI:10.1002/lpor.202301071
摘要

Abstract On‐chip waveguide spectroscopic sensors have attracted considerable attention due to its potential for large‐scale integration. However, existing waveguide gas sensors based on direct absorption spectroscopy (DAS) suffer from limited sensitivity and measurement range. Here waveguide‐based on‐chip photothermal spectroscopy (PTS) is demonstrated for gas detection with high sensitivity and large dynamic range. On‐chip photothermal field due to non‐radiation relaxation of gas molecules and the resulted photothermal phase modulation are analyzed. By selecting chalcogenide glass (ChG) as the core‐layer material and fabricating thermally‐isolated ChG‐on‐SU8 waveguide for thermal field accumulation, a twofold increase in photothermal phase modulation is achieved as compared to ChG‐on‐SiO 2 waveguides. Different from the major concern of multi‐path etalon noise in DAS, piezoelectric transducer noise in the interferometer is identified as the main source in this PTS. For a fair comparison, acetylene (C 2 H 2 ) detection experiments are conducted using PTS and DAS with a 2 cm‐long ChG‐on‐SU8 waveguide. A remarkable sensitivity of 4 parts‐per‐million (ppm) is achieved, which is 16 times better than that of DAS. The dynamic range extends over five orders of magnitude for PTS, ≈3 orders of magnitude larger than that of DAS. Such high performance opens the possibility of fully‐integrated chip‐level sensors for low‐power, light‐weight applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Aurora完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
叶123完成签到,获得积分10
4秒前
桃子发布了新的文献求助10
4秒前
仲乔妹完成签到,获得积分10
4秒前
jzmulyl完成签到,获得积分10
5秒前
nannan完成签到 ,获得积分10
5秒前
董阳完成签到,获得积分10
6秒前
开心榴莲大王完成签到 ,获得积分10
6秒前
多边形完成签到 ,获得积分10
6秒前
Renee完成签到,获得积分10
7秒前
依依完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
自信的冬日完成签到,获得积分10
7秒前
热可可728完成签到,获得积分10
8秒前
迷失自我完成签到,获得积分10
8秒前
lili完成签到 ,获得积分10
8秒前
昏睡的小蚂蚁完成签到 ,获得积分10
8秒前
缥缈的凡梦完成签到 ,获得积分10
10秒前
dashi完成签到 ,获得积分10
11秒前
温暖大米完成签到 ,获得积分10
11秒前
123完成签到 ,获得积分10
11秒前
额123没名完成签到 ,获得积分10
11秒前
儒雅的千秋完成签到,获得积分10
12秒前
拒绝养细胞完成签到,获得积分10
12秒前
ran完成签到 ,获得积分10
12秒前
柳crystal完成签到,获得积分10
14秒前
jzmupyj完成签到,获得积分10
14秒前
zxt完成签到,获得积分10
14秒前
桃子完成签到,获得积分20
15秒前
lilycat完成签到,获得积分10
18秒前
研友_nPxRRn完成签到,获得积分10
21秒前
夏虫完成签到,获得积分10
21秒前
小王同学完成签到 ,获得积分10
22秒前
斯文的慕儿完成签到 ,获得积分10
22秒前
czt完成签到 ,获得积分10
22秒前
正直的煎饼完成签到,获得积分10
23秒前
平凡完成签到,获得积分10
23秒前
坦率的从波完成签到 ,获得积分10
25秒前
能干戒指关注了科研通微信公众号
25秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Coking simulation aids on-stream time 450
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
Novel Preparation of Chitin Nanocrystals by H2SO4 and H3PO4 Hydrolysis Followed by High-Pressure Water Jet Treatments 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4015670
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3555644
关于积分的说明 11318192
捐赠科研通 3288842
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1812284
邀请新用户注册赠送积分活动 887882
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 812015