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气体的传感对于环境保护、工业生产和人类健康等领域具有重要的实际意义。为了实现高灵敏度、快速响应、便携式的气体传感器,本文提出了将多孔材料与光波导器件集成的方案,同时从材料和器件两个方面进行研究。材料方面,本文制备并表征了两种多孔气体敏感材料—电光聚碳酸酯(Electro-Optic Polycarbonate,EOPC1)和金属-有机框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs),研究材料与波导集成的可行性;器件方面,根据两种多孔材料的性质,选择不同的波导材料与之结合,设计并制作不同结构的马赫-曾德干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI),以实现目标气体的片上检测。本文的主要研究内容如下:1.针对硝基爆炸物气体检测,首先本文制备了多孔的EOPC1,通过紫外-可见光谱研究其内部富含电子的D-π-A发色团与缺电子的硝基苯(Nitrobenzene,NB)和2,4-二硝基甲苯(2,4-Dinitrotoluene,DNT)的分子间相互作用机制。其次,本文以EOPC1作为聚合物波导的敏感包层,设计并制作了两臂宽度非对称的MZI传感器以提高器件灵敏度和简化制作工艺流程,并利用片上测试的方式实现了对NB和DNT挥发气体的快速检测。对于NB,达到饱和吸收时器件的波长漂移量为8.61nm,探测极限远低于300 ppm,且可以实现可逆性检测;对于DNT,对应的饱和吸收波长漂移量为5.31 nm,探测极限远低于100 ppb,但不可逆。器件对于两种气体的响应时间都小于100 s,且具有低成本和易于制作的优点,适合实际应用;2.针对室内空气质量检测,本文提出了一种基于MOFs材料的二氧化硅波导MZI气体传感器。首先,本文使用原位生长法进行了ZIF-8薄膜的制备,并在直波导上测试了其引入的光学损耗约为0.46 dB/mm。其次,本文设计并制作了两臂长度非对称的MZI传感器,通过表征生长材料前后不同MZI干涉谱验证了ZIF-8薄膜对传感臂的有效折射率和损耗的影响,并对器件的传感测试方案进行了讨论,得出器件适合进行封装测试。最后,本文对室内空气质量进行了监测,器件吸附了实验室环境中的痕量挥发性有机化合物气体,使干涉谱产生了4 nm的波长漂移和10dB的消光比变化。本文的研究表明了ZIF-8薄膜与二氧化硅波导集成具有低损耗和易于封装的优势,为实现高灵敏度的气体传感器奠定了基础。本文将多孔材料与光波导结合,既利用多孔材料优异的气体传感性能,又利用光波导器件高集成度、不受电磁干扰、适合大规模制造的优势,为低成本、高性能的便携式光波导气体传感器提供了一种切实可行的解决方法。