一种基于平面弯曲光波导的芯片式微型气室制造技术

本发明专利技术实施例中提供的基于平面弯曲光波导的芯片式微型气室，硅基衬底，设置于硅基衬底上的光波导下包层，设置在光波导下包层上的芯层，芯层为脊形光波导结构，包括宽口激光入射波导、波导模式转化器、直波导、弯曲波导和宽口激光输出波导，设置在芯层上的气室互作用腔体，气室互作用腔体设有进气口和出气口，气室互作用腔体与芯层围成密闭空间。通过采用直波导和弯曲波导结合的方式构成延时线型弯曲波导，增加待测气体与倏逝场相互作用，提高其光功率限制因子，在不增加光波导长度的前提下，增加了等效光程长度，在光波导传感芯片上集成微型气室互作用腔体，提高系统集成化水平。提高系统集成化水平。提高系统集成化水平。

【技术实现步骤摘要】
一种基于平面弯曲光波导的芯片式微型气室


[0001]本专利技术涉及气体检测领域，特别涉及一种基于平面弯曲光波导的芯片式微型气室及红外气体检测装置。

技术介绍

[0002]红外气体检测是利用待测气体在近红外或中红外的吸收谱特性，实现对待测气体浓度的测定，具有检测灵敏度高、响应快、稳定性好等特点，在外星探测、深海探测、大气环境检测、工业气体检测等领域应用十分广泛。红外气体检测系统传感部分主要包括红外激光发射模块、气室以及光电转换模块，气室的设计直接关乎检测系统检测精度、检测灵敏度、体积重量和成本。传统气室多采用离散光学元件，体积大，集成度差，与之相比，平面光波导式传感气室体积非常小，还可以和激光光源、探测器实现片上集成。
[0003]基于此，人们提出了几种基于平面光波导气室来检测气体浓度方法，可大致分为两类：折射率传感和光吸收传感。折射率传感是基于待测气体折射率的变化，导致输出光的频率或相位的变化。与折射率传感相比，基于激光吸收光谱的波导传感器具有选择性，因为每种待测气体都有独特的吸收光谱，通过检测特定波长激光通过待测气体时的光衰减，可以计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于平面弯曲光波导的芯片式微型气室，其特征在于，包括：硅基衬底；设置于所述硅基衬底上的光波导下包层；设置在所述光波导下包层上的芯层，所述芯层为脊形光波导结构，包括宽口激光入射波导、波导模式转化器、直波导、弯曲波导和宽口激光输出波导；设置在所述芯层上的气室互作用腔体，所述气室互作用腔体设有进气口和出气口，所述气室互作用腔体与所述芯层围成密闭空间。2.根据权利要求1所述的基于平面弯曲光波导的芯片式微型气室，其特征在于，所述光波导下包层为在所述硅基衬底上生成的均匀厚度的低折射率、低损耗无机材料或聚合物薄膜材料。3.根据权利要求1或2所述的基于平面弯曲光波导的芯片式微型气室，其特征在于，所述光波导下包层采用SiO2材料。4.根据权利要求1所述的基于平面弯曲光波导的芯片式微型气室，其特征在于，所述芯层采用无机材料制成，制备工艺为化学气相沉积、电子束蒸发或溅射工艺。5.根据权利要求1所述的基于平面弯曲光波导的芯片式微型气室，其特征在于，所述芯层为聚合物薄膜材料制成，制备工艺为旋涂和烘烤。6.根据权利要求1所述的基于平面弯曲光波导的芯片式微型气室，其特征在于，所述直波导和所述弯曲波导构成的形状是延时线波导。7.根据权利要求1所述的基于平面弯曲光波导的芯片式微型气室，其特征在于，所述气室互作用腔体为方形、圆形或椭圆形。8.根据权利要求1或7所述的基于平面弯曲光波导的芯片式微型气室，其特征在于，所述气室互作用腔体的材料为聚合物材料或玻璃。9.根据权利要求1或7所述的基于平面弯曲光波导的芯片式微型气室，其特征在于，所述气室互作用腔体采用聚二甲基硅氧烷PDMS材料制成。10.根据权利要求1所述的基于平面弯曲光波导的芯片式微型气室，其特征在于，所述芯层为脊形光波导结构，所述脊形光波导结构为倒梯形结构设计，所述波导模式转化器包括第一波导模式转化器和第二波导模式转化器，所述宽口激光入射波导与所述第一波导模式转化器连接，所述第一波导模式转化器与...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁磊，贾鹏，秦莉，王立军，宋悦，王玉冰，陈泳屹，雷宇鑫，邱橙，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：