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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
刚刚
木木发布了新的文献求助10
刚刚
学呀学发布了新的文献求助10
1秒前
yangling0124完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
小黑是个甜仔完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
1117发布了新的文献求助10
3秒前
ppppp完成签到,获得积分10
4秒前
小吴完成签到,获得积分10
5秒前
望春风完成签到,获得积分10
5秒前
春深半夏发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
夏明明发布了新的文献求助10
7秒前
guyujuan发布了新的文献求助10
7秒前
orixero应助陈年人少熬夜采纳,获得10
8秒前
8秒前
AU完成签到,获得积分10
8秒前
等待乐安发布了新的文献求助10
9秒前
maolizi完成签到,获得积分10
9秒前
nanlinhua完成签到,获得积分10
9秒前
南北完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
1117完成签到,获得积分10
11秒前
可可萝oxo发布了新的文献求助10
12秒前
斯文芷荷发布了新的文献求助10
12秒前
sun完成签到,获得积分10
12秒前
乐乐乐乐乐乐完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
Orange应助MFiWanting采纳,获得10
14秒前
志明完成签到,获得积分10
14秒前
勤奋笑卉完成签到,获得积分10
14秒前
上官若男应助laine采纳,获得10
14秒前
15秒前
yhc完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
炙热的夜雪完成签到 ,获得积分10
16秒前
shuyuZ完成签到,获得积分10
16秒前
高分求助中
Lire en communiste 1000
Ore genesis in the Zambian Copperbelt with particular reference to the northern sector of the Chambishi basin 800
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
Communist propaganda: a fact book, 1957-1958 500
Briefe aus Shanghai 1946‒1952 (Dokumente eines Kulturschocks) 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 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 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3167605
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2819067
关于积分的说明 7924710
捐赠科研通 2478949
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1320553
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 632821
版权声明 602443