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傳統(tǒng)光譜檢測(cè)系統(tǒng)多為臺(tái)式結(jié)構(gòu)，存在體積龐大、系統(tǒng)復(fù)雜、集成度低等問(wèn)題，且難以實(shí)現(xiàn)多光譜檢測(cè)功能的無(wú)縫融合，給痕量氣體檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)化學(xué)分析等場(chǎng)景的便捷應(yīng)用帶來(lái)挑戰(zhàn)。日前，暨南大學(xué)教授鄭華丹團(tuán)隊(duì)和山西大學(xué)教授董磊團(tuán)隊(duì)攜手，在鈮酸鋰集成傳感領(lǐng)域持續(xù)攻關(guān)，取得最新成果。

鈮酸鋰是一種具有多物理場(chǎng)耦合特性的鐵電材料，因其優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)及聲學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于光譜檢測(cè)、氣體傳感、集成光子學(xué)等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)分立傳感材料及系統(tǒng)相比，鈮酸鋰具有功能集成潛力大、光譜響應(yīng)范圍寬、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是構(gòu)建片上集成傳感系統(tǒng)的理想載體。

該團(tuán)隊(duì)充分利用鈮酸鋰的多物理場(chǎng)耦合特性，設(shè)計(jì)并制備出一種基于鈮酸鋰的多功能集成平臺(tái)（LN-MFP），將光聲光譜、光致熱彈性光譜與光電探測(cè)三大功能無(wú)縫集成于單一片上器件中。

該平臺(tái)采用定制化集成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了可見光至中紅外波段（450納米-9770納米）的寬光譜覆蓋。其高效的傳感能力顯著提升了痕量氣體檢測(cè)的靈敏度與集成度，成功實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化氮、水蒸氣、乙炔等多種氣體的痕量檢測(cè)，檢測(cè)限達(dá)到十億分之一濃度級(jí)別。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)通過(guò)定制封裝方案，將LN-MFP芯片、量子級(jí)聯(lián)激光器芯片與跨阻放大電路集成于同一印刷電路板，完成系統(tǒng)級(jí)集成，并基于該模塊通過(guò)二次諧波測(cè)量實(shí)現(xiàn)一氧化碳檢測(cè)。該研究成果有力推動(dòng)下一代多功能片上光譜傳感器發(fā)展，對(duì)全集成片上傳感系統(tǒng)應(yīng)用具有重要意義。

（受訪者供圖）