片上红外气体传感技术的研究进展(特邀)

片上集成的光波导气体传感器具有体积小、重量轻、功耗低、无需光路校准等优点,近年来光学气体传感器逐渐由体积较大的分立系统向片上集成系统演变.中红外波段的气体吸收系数大,但二氧化硅在中红外波段的损耗较大,所以常用的绝缘衬底上的硅材料体系不适用于中红外波段.因此,片上气体传感器需要采用硫系玻璃、锗等中红外透明材料来拓宽工作波段.同时,波导结构直接影响了气体对光的吸收,而且气体传感技术也会影响传感器性能.本文总结了基于红外吸收光谱的片上气体传感器的最新进展.介绍了片上气体传感方法、波导材料、波导结构、片上气体传感的理论和实验进展.阐述了矩形波导、狭缝波导、悬浮波导、微环谐振波导和光子晶体波导在片上气体传感领域的应用现状.最后对基于红外吸收光谱的片上气体传感器进行了展望.