矿井中过量的CH₄和CO₂会增加井下工作人员的危险系数,因此在煤矿生产中要及时监测CH₄和CO₂浓度,以避免发生严重安全事故,保证安全生产。近几年,光学传感器凭借其稳定性和准确性的特点在气体种类和浓度检测方面受到广泛关注并实现实际应用。随着光子芯片和集成工艺的发展,尺寸在微米和纳米级的光子器件在传感中的应用吸引了研究者的关注,其中微环谐振器以其独特传输特点在光学传感领域有重要的应用和发展潜力。本文提出了一种基于硅-绝缘体（silicon-on-insulator,SOI）的单微环结构,用于从一个输出光谱同时检测两种不同的气体成分。通过引入槽结构,提高了传感器的灵敏度和选择性。具体地说,在这种结构中结合了谐振波长漂移法和强度变化法两种不同的传感机制,因此输出光谱分别受到不同浓度的CH₄和CO₂的影响。微环谐振器的谐振波长是CH₄的吸收峰,可以通过光强的变化来测量CH₄的浓度。同时,CH₄和CO₂的共同作用会引起共振波长的偏移,通过偏移量可以得到CH₄和CO₂气体的总浓度。为了提高槽波导中渐逝场分数的值和调整微环谐振器的谐振波长在CH₄的吸收峰上（约3.31μm）,调整槽微环结构的参数包括:槽波导中硅高度、硅宽度、槽宽度、微环半径、直波导宽度和耦合区域的间隙距离等,同时考虑了微环的品质因数Q和谐振波长处的消光比,以保证传感器的准确度。基于时域有限差分（finite difference time domain,FDTD）方法进行了仿真,分析结果表明,对于本文设计的传感器,基于谐振波长漂移法的灵敏度Sn为2308 nm/折射率单元（reactive index unit,RIU）,基于强度变化法的灵敏度Si的值为5.59′10-7 ppm-1。本文设计的结构用一个单微环来实现两个微环的工作,从而节省了光学传感的空间和时间,这对于未来SOI芯片中大规模传感器阵列和其他器件的集成具有重要意义。最后分析了加Ag之后槽波导结构,数值结果说明加入Ag后的槽波导结构由于金属的反射会可以实现高强度的光限制,槽区域内渐逝场分数显著增加。最大渐逝场分数为86.17%,明显高于未加入Ag的槽波导结构,有利于增强光与物质的相互作用,提高传感器件灵敏度。