基于集成光波导的传感技术是在光纤传感技术基础上发展起来的崭新传感技术,为光学传感开辟了新的道路。它具有众多优点:抗强电磁干扰、灵敏度高、具有多路复用的能力、器件结构紧凑、体积小、响应恢复速度快、可单片集成等,符合现代传感器微型化、阵列化、智能化、网络化的发展趋势。　　 本论文结合集成光波导器件和纳米敏感薄膜材料的优势,将集成光波导MZI(Mach-Zehnder Interferometer)型传感芯片用于各类公共场所、民用建筑等人居环境领域的有毒有害气体快速、高精度、多类别检测上,具有重大的现实意义。　　 本文采用薄膜模式匹配(FMM,Film Mode Mathing)算法模拟光波导截面参数及传输模式,光束传输算法(BPM,Beam Propagation Method)进行MZI器件结构仿真、优化及灵敏度的模拟。确定了MZI结构横截面参数采用W=4.5μm、H=2.35μm,Y分支采用sin型弯曲,覆盖层SiO2厚度为2μm,并基于这些参数模拟确定了不同结构MZI的参数。　　 通过传统半导体工艺(光刻、感应耦合等离子体刻蚀、等离子体增强化学气相沉淀、湿法刻蚀等),我们在Sol(Silicon-On-Insulator)材料上制作出MZI传感器件,通光测试结果表明,器件通光性能良好。　　 采用溶胶-凝胶法制备了高质量的SnO2薄膜基体材料,并通过X射线衍射、原子力显微镜和椭偏仪测试对不同温度下退火的薄膜性能进行了分析,实验结果表明,实验所得到的SnO2薄膜为金红石结构,550℃退火处理的薄膜表面较平坦,且晶粒尺寸较小,适合用于气体传感,薄膜厚度在123nm左右、折射率在1.89左右。　　 我们将MZI传感芯片用光纤阵列封装起来,并对NaCl标准溶液进行测试,发现芯片对NaCl标准溶液具有较好的敏感性,芯片折射率分辨率为2×10-4 RIU,对应有效折射率分辨率为4×10-7 RIU,对特定浓度的NaCl溶液,响应、恢复时间约为1s和0.6s。