气体传感一直是传感器研究的热门话题之一,光波导气体传感器由于具有高灵敏、易集成和抗电磁干扰的特性,在有毒、易燃和易爆等气体探测、大气环境保护等领域有重要的应用前景。气体折射率是描述气体特性的重要光学参数,借助折射率可以了解气体的色散、纯度和浓度等物理量。因此测定气体折射率及其变化,可以反映气体浓度的改变,通过波导层折射率变化设计的光波导气体传感器,为高灵敏光波导气体传感器的开发研究提供理论和实验基础。论文的主要内容和研究结果如下:1.优化气体发生装置以获得浓度范围较广的气体。以动态配气法中的扩散管法为基础制备气体,标定了乙醇、乙酸异戊酯、丙酮和水四种蒸汽的浓度。2.采用干涉法测量气体折射率及其变化。在实验室条件允许的条件下,设计并制作了4个不同长度的气室以保证足够的光程差变化。将气室置入迈克尔逊干涉系统中,经多次测量后,得出气体折射率随气体浓度的变化关系。3.运用光波导模式理论设计并委托制备了集成干涉芯片,借助集成芯片的波导双通道,通过干涉获得高对比度的干涉条纹。在实验误差范围内,当芯片外界环境发生变化时,经初步测试该芯片对乙酸异戊酯蒸汽的探测灵敏度约为200ppm,实现简单、重复性、测量精度高的微小折射率变化。并模拟计算了外界气体折射率变化对干涉条纹对比度的影响,表明在较小的折射率变化范围内,气体折射率的变化对条纹对比度无明显影响。证明该光波导传感器对低浓度气体具有较高的灵敏度,可将集成干涉芯片用于检测低浓度气体,为高灵敏气体传感器的开发提供发展平台。