【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及红外传感器，特别涉及一种集成化片上红外甲烷传感器及其应用。
技术介绍
1、红外传感器是一种能够利用物质在红外波段吸收特定波长光线的特性来检测和分析目标物质的设备。在环境监测、工业安全、火灾探测等领域都有广泛的应用。甲烷是一种常见的有机气体，具有广泛的应用和存在于多个行业中，但同时也是一种具有潜在危险的气体，因此对其进行快速准确的检测具有重要意义。
2、红外甲烷传感技术在过去几十年中得到了快速发展和广泛应用。传统的红外甲烷传感器通常使用传统的光学元件如滤光片、反射镜、光束分束器等，结构复杂且难以集成。随着纳米技术、光电子技术和集成化技术的进步，新型集成化片上红外甲烷传感器不断涌现。
3、现有集成化片上红外甲烷传感器是基于传统红外吸收光谱的甲烷传感器，常见的包括非色散式红外甲烷传感器(ndir)和色散式红外甲烷传感器。
4、非色散式红外甲烷传感器利用甲烷分子在特定红外波段的吸收特性进行检测。它们通常由光源、样品室、红外滤光片和探测器等组件组成。光源发射特定波长的红外光线经过样品室，被样品中的甲烷吸收后到达探测器。探测器测量吸收光的强度，从而推断出样品中甲烷气体的存在和浓度。
5、色散式红外甲烷传感器则使用色散元件(如干涉仪或光栅)来分离不同波长的光，然后通过检测不同波长处的光强度变化来确定甲烷气体的存在和浓度。色散式传感器可以提供更高的谱线分辨率，从而实现对更多气体分子的检测。
6、但是上述传统红外甲烷传感器传统的通常较大且成本较高，这限制了其在某些领域的应用
7、因此，如何提供一种更小巧、低成本的集成化片上红外甲烷传感器及其应用是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术针对上述研究现状和存在的问题，提供了一种集成化片上红外甲烷传感器及其应用。
2、本专利技术提供的一种集成化片上红外甲烷传感器，包括：按照光传播方向依次设置的dfb激光器、传输媒介、平面光波导和光电探测器；其中，
3、所述平面光波导远离光入射端的一端开设有缺口，所述缺口在所述平面光波导上形成反射斜面，入射光经所述反射斜面入射至所述光电探测器。
4、平面光波导上开设的缺口可以用于改善平面光波导与dfb激光器、光电探测器之间的光耦合效果。
5、优选地，所述缺口为三角形缺口；
6、和/或，所述缺口开设在所述平面光波导远离光入射端的一端底部，所述光电探测器位于所述平面光波导的上表面。
7、优选地，所述反射斜面与所述平面光波导的夹角范围为44.0°-46.0°，所述光电探测器水平设于所述平面光波导的上表面。
8、优选地，所述反射斜面与所述平面光波导的上表面呈45°角。
9、优选地，反射斜面上朝向光入射的一面镀有1640-1660nm反射膜。
10、优选地，所述传输媒介包括光纤，所述光纤连接所述dfb激光器的出射端和所述平面光波导的入射端。
11、优选地，所述传输媒介包括透镜，所述透镜聚焦所述dfb激光器的光束并将其耦合到所述平面波导中。
12、优选地，所述传输媒介包括pwb打线，通过pwb板上的金属导线连接所述dfb激光器的出射端和所述平面光波导的入射端。
13、优选地，所述dfb激光器的出射激光波长为1650nm。
14、优选地，还包括基底，所述dfb激光器、传输媒介、平面光波导和光电探测器均位于所述基底上。
15、本专利技术还提供了一种根据所述集成化片上红外甲烷传感器在待测气体环境中的应用，所述集成化片上红外甲烷传感器放置于所述待测气体环境中进行检测。
16、本专利技术相较现有技术具有以下有益效果：
17、本专利技术采用带有三角形缺口的平面波导结构。这种波导结构可以在微型化器件中实现紧凑的尺寸。相对于传统的光学组件或器件，平面波导可以灵活布局在集成芯片上，从而实现更小型化、集成化的元件布局。而三角形缺口的设计进一步减小了元件的尺寸，并提供了精确的光路径控制，使得入射光能够被有效地引导到光电探测器中，实现了高效的光信号检测。
18、本专利技术采用dfb激光器作为光源。dfb激光器具有高稳定性和较低的制造成本。相比其他激光器类型，如外腔激光器(ecl)或光纤激光器，dfb激光器的制造过程相对简单，所需材料和设备成本较低。选择dfb激光器作为光源不仅可以获得高质量的激光光束，更降低了整体系统的成本。
19、综上，通过采用紧凑的平面光波导结构和成本较低的dfb激光器，本技术方案创造性地解决了尺寸和成本方面的主要技术问题。这使得该方案具有更高的可实施性、可扩展性和经济性，更适用于各种实际应用场景。
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1.一种集成化片上红外甲烷传感器，其特征在于，包括：按照光传播方向依次设置的DFB激光器、传输媒介、平面光波导和光电探测器；其中，
2.根据权利要求1所述的一种集成化片上红外甲烷传感器，其特征在于，所述缺口为三角形缺口；
3.根据权利要求2所述的一种集成化片上红外甲烷传感器，其特征在于，所述反射斜面与所述平面光波导的上表面的夹角范围为44.0°-46.0°，所述光电探测器水平设于所述平面光波导的上表面。
4.根据权利要求1所述的一种集成化片上红外甲烷传感器，其特征在于，反射斜面上朝向光入射的一面镀有1640-1660nm反射膜。
5.根据权利要求1所述的一种集成化片上红外甲烷传感器，其特征在于，所述传输媒介包括光纤，所述光纤连接所述DFB激光器的出射端和所述平面光波导的入射端。
6.根据权利要求1所述的一种集成化片上红外甲烷传感器，其特征在于，所述传输媒介包括透镜，所述透镜聚焦所述DFB激光器的光束并将其耦合到所述平面波导中。
7.根据权利要求1所述的一种集成化片上红外甲烷传感器，其特征在于，所述传输媒介包括
8.根据权利要求1所述的一种集成化片上红外甲烷传感器，其特征在于，所述DFB激光器的出射激光波长为1650nm。
9.根据权利要求1所述的一种集成化片上红外甲烷传感器，其特征在于，还包括基底，所述DFB激光器、传输媒介、平面光波导和光电探测器均位于所述基底上。
10.一种根据权利要求1-9中任一项所述集成化片上红外甲烷传感器在待测气体环境中的应用，其特征在于，所述集成化片上红外甲烷传感器放置于所述待测气体环境中进行检测。
...【技术特征摘要】
1.一种集成化片上红外甲烷传感器，其特征在于，包括：按照光传播方向依次设置的dfb激光器、传输媒介、平面光波导和光电探测器；其中，
2.根据权利要求1所述的一种集成化片上红外甲烷传感器，其特征在于，所述缺口为三角形缺口；
3.根据权利要求2所述的一种集成化片上红外甲烷传感器，其特征在于，所述反射斜面与所述平面光波导的上表面的夹角范围为44.0°-46.0°，所述光电探测器水平设于所述平面光波导的上表面。
4.根据权利要求1所述的一种集成化片上红外甲烷传感器，其特征在于，反射斜面上朝向光入射的一面镀有1640-1660nm反射膜。
5.根据权利要求1所述的一种集成化片上红外甲烷传感器，其特征在于，所述传输媒介包括光纤，所述光纤连接所述dfb激光器的出射端和所述平面光波导的入射端。
6.根据权利要求1所述的一...
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