基于2.7至3.4微米中红外波段光吸收的硅氮化物(Si3N4)芯片气体传感波导分析

摘要： 我们从理论上研究了采用SiO2基底上Si3N4波导作为与待测分子进行光学相互作用的光学部件，以实现多气体宽带片上光谱传感。分析表明，简单的条形Si3N4波导在检测限、紧凑性、偏振特性及工艺容差等方面均能达到可接受的性能指标，适用于水蒸气(H2O)、二氧化碳(CO2)、一氧化二氮(N2O)、氨气(NH3)、乙烯(C2H4)和甲烷(CH4)等气体分子的检测，其工作波段覆盖2.7至3.4微米的宽带光学范围。结果表明，这种简单的Si3N4波导结构能够实现环境与农业应用中通用片上光谱传感所需的竞争性性能。