Infrared metrology based on silicon wave guides for environment monitoring

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Ziel des Vorhabens ist der Entwurf, die Realisierung und Untersuchung eines integriert-optischen Infrarot-Meßsystems, das die solchen Systemen bisher inhärenten Nachteile einer geometrisch langen kollimierten Meßstrecke mit relativ aufwendig zu realisierenden fokussierenden Spiegeln zur Faltung des Meßstrahlenganges vermeidet. Das Meßsystem basiert auf in oberflächennaher Volumen-Mikromechanik aus Silizium mit Hilfe von Plasmaätzverfahren freitragend herausstrukturierten integriert optischen Infrarotwellenleitern, deren evaneszente Felder mit charakteristischen Absorptionen von Schadgasen im Bereich von 4µm und 9µm wechselwirken. Die aufgrund der guten Führung in solchen Wellenleitern möglichen geringen Krümmungsradien und die kleinen Wellenleiterquerschnitte ermöglichen eine spiralförmige Führung des Lichtweges, so daß auf sehr kleinen Flächen lange Absorptionswege erzielt werden können. Damit lassen sich die wesentlichen Nachteile gegenwärtiger IR-Gasmeßsysteme, die relativ großen geometrischen Dimensionen und der hohe Montage- und Justieraufwand vermeiden. Durch Integration der Strahlungsquelle mit dem Wellenleiter an seinem Ausgang und Ankopplung einer IR-Detektorzeile soll das System zu einem vollständig integrierten IR-Meßsystem erweitert werden.