基于中红外硅光子波导的二氧化碳吸收光谱检测

二氧化碳是地球生命的重要气体、人类活动的废弃物，并广泛用于农业和工业。因此，对其精确传感具有重大意义。利用 CO$_\mathrm{2}$ 中红外光吸收的光学传感器具有高选择性，但其体积大、成本高限制了使用。在此，我们展示了使用集成硅波导在 4.2 $\mu$m 波长下进行 CO$_\mathrm{2}$ 气体传感，其对 CO$_\mathrm{2}$ 的灵敏度达到自由空间传感的 44%。该悬浮波导通过在绝缘体上硅衬底上采用单步光刻工艺制造，并被布设为中红外光子回路以进行片上参考气体测量。其所展现的性能以及简单且可扩展的制造工艺，使我们的波导非常适合于分布式环境监测、人身安全、医疗和大批量消费应用中的微型化 CO$_\mathrm{2}$ 传感器集成。