科技日报记者 都芃
传统光谱检测系统多为台式结构，存在体积庞大、系统复杂、集成度低等问题，且难以实现多光谱检测功能的无缝融合，给痕量气体检测、现场化学分析等场景的便捷应用带来挑战。日前，暨南大学教授郑华丹团队和山西大学教授董磊团队携手，在铌酸锂集成传感领域持续攻关，取得最新成果。
铌酸锂是一种具有多物理场耦合特性的铁电材料，因其优异的光学、电学及声学性能，广泛应用于光谱检测、气体传感、集成光子学等领域。与传统分立传感材料及系统相比，铌酸锂具有功能集成潜力大、光谱响应范围宽、稳定性强等优点，是构建片上集成传感系统的理想载体。
该团队充分利用铌酸锂的多物理场耦合特性，设计并制备出一种基于铌酸锂的多功能集成平台（LN-MFP），将光声光谱、光致热弹性光谱与光电探测三大功能无缝集成于单一片上器件中。
该平台采用定制化集成设计，实现了可见光至中红外波段（450纳米-9770纳米）的宽光谱覆盖。其高效的传感能力显著提升了痕量气体检测的灵敏度与集成度，成功实现对二氧化氮、水蒸气、乙炔等多种气体的痕量检测，检测限达到十亿分之一浓度级别。
同时，团队通过定制封装方案，将LN-MFP芯片、量子级联激光器芯片与跨阻放大电路集成于同一印刷电路板，完成系统级集成，并基于该模块通过二次谐波测量实现一氧化碳检测。该研究成果有力推动下一代多功能片上光谱传感器发展，对全集成片上传感系统应用具有重要意义。
（受访者供图）
网友评论
