環(huán)境和健康科學(xué)用戶以及工業(yè)對便攜式氣體傳感器的需求不斷增長。諧振光學(xué)傳感器，特別是平面微諧振器，具有高靈敏度和小尺寸等特點，使其成為這些應(yīng)用的最佳備選。

這些導(dǎo)波傳感器的傳感原理是基于在目標(biāo)分子存在時其光譜響應(yīng)的變化。用于探測這種光譜位移的激光源應(yīng)該發(fā)射單模和偏振穩(wěn)定的光束，并且應(yīng)該在至少幾納米的范圍內(nèi)進行光譜可調(diào)。

法國圖盧茲大學(xué)(University of Toulouse)的一組研究人員旨在利用近紅外單模激光二極管源，即垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)，制造出這樣一個緊湊的氨氣體檢測光學(xué)微系統(tǒng)。

氣體傳感微系統(tǒng)的示意圖

這種半導(dǎo)體激光二極管非常緊湊，只需調(diào)整工作電流就可以在幾納米范圍內(nèi)進行光譜調(diào)諧。此外，在他們的工作中使用的特定VCSEL芯片包括在其表面蝕刻的光柵浮雕，以確保發(fā)射光束的良好偏振穩(wěn)定性。然而，盡管它比LED或標(biāo)準(zhǔn)的邊緣發(fā)射激光二極管小，但這種VCSEL芯片的光束發(fā)散對于光學(xué)微系統(tǒng)中的大多數(shù)實際應(yīng)用來說太大了。

(a) VCSEL芯片上的雙光子聚合3D打印原理。(b) 安裝在PCB上的透鏡VCSEL芯片。