基于硅基光子芯片的TDLAS气体传感
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研究背景及意义：
基于硅基光子芯片的可调谐半导体激光吸收光谱术（TDLAS）气体传感器，具备体积小、集成度高、稳定性好、CMOS 工艺兼容等优势，在安全生产、环境监测、油气化工、煤矿预警等领域应用前景广阔。
当前硅基波导普遍存在光学损耗与空气限制因子相互制衡的问题，难以同时实现低损耗、高倏逝场占比与大加工容差，制约片上气体传感性能提升。本研究提出纳米薄膜硅基波导新结构，打破性能瓶颈，实现甲烷（CH₄）片上高线性、稳定检测，为低成本、规模化硅光气体传感芯片提供关键技术支撑。
核心创新点：
1. 新型纳米薄膜硅基波导结构厚度控制在深亚波长（0.02λ~0.03λ），兼顾高空气限制因子与低光学损耗，侧壁散射损耗显著降低，支持长光程集成。
2. 突破损耗与倏逝场制衡70 nm 厚度波导空气限制因子Γ_air≈30%，模式与粗糙侧壁重叠小，加工容差优异。
3. 片上 TDLAS 完整验证融合直接吸收光谱（DAS）与波长调制光谱（WMS），抑制噪声、提升信噪比，实现甲烷爆炸浓度区间可靠监测。
4. 高集成与高紧凑性超 3 cm 传感波导面积仅0.5 mm²，芯片尺寸2 cm×2 cm，适配物联网与便携式部署。
实验搭建清单：
