據(jù)麥姆斯咨詢報道，法國原子能委員會電子與信息技術實驗室（CEA-Leti）開發(fā)出了一種采用中紅外硅光子學技術的下一代光學化學傳感器原型，可以集成在智能手機和其它便攜式設備中。

中紅外化學傳感器工作的光譜范圍為2.5~12 um，被認為是創(chuàng)新硅光子器件的最前沿。在不到十年的時間里，由于光譜學、材料加工、化學和生物分子傳感、以及安全和工業(yè)應用的潛力日益增長，化學傳感已經(jīng)成為這些器件的關鍵應用之一。

中紅外光譜范圍內(nèi)的測量可提供高選擇性、高靈敏且明確的化學品識別能力。

CEA-Leti這款硬幣大小的片上傳感器原型結(jié)合了高性能和低功耗的特點，已經(jīng)為物聯(lián)網(wǎng)應用做好了準備，可應用于多種消費類應用，例如智能家居和車輛空氣質(zhì)量監(jiān)測，以及可穿戴健康應用等。其工業(yè)用途包括實時空氣質(zhì)量監(jiān)測和廣泛的工人安全應用。

目前市場上的中紅外光學傳感器通常體積大且昂貴。同時，小型化和廉價的傳感器又無法滿足消費類應用對精度、選擇性和靈敏度的要求。

雖然尺寸和價格不是工業(yè)應用最關鍵的問題，但笨重且昂貴的光學傳感器是消費類應用的主要障礙，因為消費類應用需要在各種便攜式設備中實現(xiàn)可穿戴和集成。

“中紅外硅光子技術已經(jīng)構(gòu)建了一類新的集成元件，實現(xiàn)了化學傳感所需要的主要構(gòu)建模塊的芯片級集成，”Sergio Nicoletti說。Nicoletti是CEA-Leti在2019美國西部光電展（SPIE Photonics West 2019）上發(fā)布的《硅上中紅外傳感器微型化：挑戰(zhàn)與展望》論文的第一作者。

CEA-Leti的這項突破結(jié)合了制造片上光學化學傳感器所需要的三項現(xiàn)有技術：在硅片上集成中紅外激光器；開發(fā)中紅外波長范圍的光子集成電路（PIC）；以及硅芯片上光聲探測器的微型化。

“雖然其他研發(fā)工作也有取得了類似的成果，但我們項目的主要成就在于采用了IC和MEMS產(chǎn)業(yè)典型的設備和工藝，”Nicoletti說，“我們對架構(gòu)和工藝選擇的重點關注，以及一系列步驟的特定聯(lián)系，對于開發(fā)這種光學化學傳感器也至關重要，CEA-Leti現(xiàn)在已將其作為演示原型實現(xiàn)了。”