Waveguide‐Based On‐Chip Photothermal Spectroscopy for Gas Sensing
Rattachement africain : hk, cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.
Le résumé fourni par la source
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.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Waveguide‐Based On‐Chip Photothermal Spectroscopy for Gas Sensing
- Date Crossref
- 02/01/2024
- Éditeur
- Wiley
- Type
- journal-article
Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.
Où se fait cette recherche
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Hong Kong Polytechnic University Department of Electrical and Electronic Engineering and Photonics Research Institute pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Jilin University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Shenzhen Polytechnic University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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College of Electronic Science and Engineering State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Department of Electrical and Electronic Engineering and Photonics Research Institute — Hong Kong Polytechnic University, Jilin University et State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, avec 2 autres affiliations.
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