JP2022540342A - 集積オンチップ光導波路を含む光熱ガス検出器 - Google Patents

Abstract

装置は、集積導波路構造と、第１の波長を有するプローブビームを生成するように動作可能な第１の光源とを含み、プローブビームは導波路構造の第１の端部に結合されている。第２の光源は、プローブビームの経路の近傍のごく近傍にガス分子を励起させるために第２の波長を有する励起ビームを生成するように動作可能である。光検出器は、集積導波路構造の第２の端部に結合され、プローブビームが導波路構造を通過した後にプローブビームを検出するように動作可能である。装置は、ガス分子の励起によりガス分子の温度を上昇させて、光検出器によって測定可能なプローブビームの変化を引起こすように動作可能である。

Description

開示の分野
本開示は、オンチップガス検出システムに関する。

背景
低濃度の微量ガスを検出するための非侵入型技術は、さまざまな環境用途、生物学的用途および医療用途において有用であり得る。光熱技術または光偏向技術は、たとえば、微量ガスによる別の光ビームの吸収によってもたらされる局所な屈折率勾配による光ビームの偏向に基づくものである。

概要
本開示は、光熱効果に基づいてガスを検出するためのシステムであって、特徴的な波長を有する１本の光ビーム（すなわち、ポンプビームまたは励起ビーム）によってガス分子の励起が行なわれるとともに、別の光ビーム（すなわち、プローブビーム）によって測定が実行されるシステムについて記載する。

たとえば、一局面では、本開示は、集積導波路構造を含む装置について記載する。当該装置はさらに、第１の波長を有するプローブビームを生成するように動作可能な第１の光源を含む。当該プローブビームは、当該導波路構造の第１の端部に結合される。第２の光源は、当該プローブビームの経路のごく近傍にガス分子を励起させるために第２の波長を有する励起ビームを生成するように動作可能である。当該装置は、当該集積導波路構造の第２の端部に結合された光検出器を含み、当該光検出器は、プローブビームが導波路構造を通過した後に当該プローブビームを検出するように動作可能である。当該装置は、ガス分子の励起によりガス分子の温度を上昇させることで、光検出器によって測定可能なプローブビームの変化を引起こすように、動作可能である。

いくつかの実現例は以下の特徴のうちの１つ以上を含む。たとえば、場合によっては、当該集積導波路構造はストリップ導波路またはリブ導波路を含む。場合によっては、当該集積導波路構造は、ファブリペロー干渉計、フォトニック結晶、またはマッハツェンダー干渉計のうち少なくとも１つを含む。

いくつかの実現例では、当該集積導波路構造は基準アームおよびプローブアームを有する。当該装置は、当該集積導波路構造が配置される基板に少なくとも１つの開口部を有し得る。これにより、当該少なくとも１つの開口部は、当該励起ビームが当該プローブビームと交差する位置におけるガスの流れを可能にする。場合によっては、当該装置は当該基板に複数の開口部を有する。この場合、当該装置は、当該プローブビームの測定部分が当該開口部のうちの第１の開口部を通って進むとともに当該プローブビームの基準部分が当該開口部のうちの第２の開口部を通って進むように、動作可能である。

いくつかの実現例では、当該装置は、当該励起ビームを制御または調整するための電子フィードバックシステムまたは光学フィードバックシステムを有する。

場合によっては、励起ビームの経路はプローブビームの経路と交差する。このため、いくつかの実現例では、当該集積導波路構造は、励起ビームの経路がプローブビームの経路と交差する感温部を含む。当該感温部の温度の変化は、光検出器によって測定可能なプローブビームの変化を引起こす。当該装置は、励起ビームの経路が集積導波路構造を通るプローブビームの経路にごく近接して追従するように配置され得る。場合によっては、励起ビームの経路は集積導波路構造の一部を通過する。励起ビームの経路は、プローブビームの自由空間伝搬中にプローブビームの経路と交差し得る。

実現例に応じて、第２の光源は、パルスモードまたは連続モードで動作可能であり得る。当該装置は、励起ビームとプローブビームとが交差する領域の方に励起ビームを向けるように動作可能な光学素子を含み得る。いくつかの実現例では、当該装置は、励起ビームを第２の光源から格子カプラに誘導するための光ガイドを含む。当該格子カプラは、励起ビームとプローブビームとが交差する領域の方に励起ビームを向けるように動作可能である。

第１の波長および第２の波長は互いに同じであってもよいが、場合によっては、励起ビームはプローブビームの波長とは異なる波長を有する。

別の局面では、本開示は、第１の波長を有するプローブビームを生成するステップと、当該プローブビームを集積導波路構造の第１の端部に結合するステップとを含む方法について記載する。当該方法はさらに、当該プローブビームの経路のごく近傍にガス分子を励起させるために第２の波長を有する励起ビームを生成するステップを含む。ガス分子の励起によりガス分子の温度を上昇させることで、当該プローブビームの位相および／または強度を変化させる。当該集積導波路構造の第２の端部に結合された光検出器は当該プローブビームの変化を測定するために用いられる。

用途に応じて当該システムを用いることで、ガス分子の存在を認識すること、特定のガス分子タイプを識別すること、および／または、検出器出力信号に基づいてガス濃度を判定すること、ができる。集積光導波路を用いることは、システムをよりコンパクトにし、より高感度にし、および／または、場合によってはより低コストで製造するのに役立ち得る。

他の局面、特徴および利点が、以下の詳細な説明、添付の図面、および添付の特許請求の範囲から明らかになるだろう。

光熱ガス検出システムの一例を示す概略断面図である。 いくつかの実現例に従った光熱ガス検出システムのさらなる詳細を示す図である。 光熱ガス検出システムの別の例を示す概略断面図である。 光熱ガス検出システムのさらなる例を示す概略断面図である。 マッハツェンダー干渉計を含む光熱ガス検出システムの一例を示す概略図である。 マッハツェンダー干渉計を含む光熱ガス検出システムの別の例を示す概略図である。 いくつかの実現例に従った図６のシステムのさらなる詳細を示す図である。 いくつかの実現例に従った図６のシステムのさらなる詳細を示す図である。

詳細な説明
本開示は、特徴的な波長を有する第１の光ビーム（すなわち、ポンプビームまたは励起ビーム）によってガス分子の励起が行なわれるとともに、異なる波長を有する第２の光ビーム（すなわち、プローブビーム）によって測定が実行される、光熱効果に基づいてガスを検出するためのシステムについて記載する。光熱検出技術は、プローブビームがビームの伝搬方向に対して垂直な屈折率勾配を有する媒体内を進むときの当該プローブビームの偏向に依拠するものである。屈折率勾配は励起ビームによってもたらされる。ガス分子による励起ビームの吸収により温度が局所的に上昇し、これが、温度勾配をもたらし、これにより屈折率が変化する。プローブビームの偏向は吸収された励起光の量を示す。したがって、プローブ偏向は、励起光を吸収するガス分子の密度に比例している。

以下においてより詳細に説明するように、光熱ガス検出システムは、システムの１つ以上の部分を通じてプローブビームを誘導するのに役立つ集積オンチップ光導波路を含み得る。集積光導波路を用いることは、システムをよりコンパクトにし、より高感度にし、および／または、場合によっては、より低コストに製造するのに役立ち得る。

図１の例に示されるように、システムは、集積光導波路構造１４に供給されるプローブビーム１２を生成するように動作可能な第１の光源１０（たとえば、レーザデバイス）を含む。たとえば、それぞれのクラッド層２８、３０によって囲まれたコア２６を有するスラブ導波路として実現され得る導波路構造１４は、シリコンまたは他の基板２４上に形成され得る。コア２６とクラッド２８、３０との相対屈折率は、プローブビーム１２が全内部反射によってコア領域を通って誘導されるように（すなわち、コア２６の屈折率は周囲の層２８、３０の屈折率よりも大きい）選択される。場合によっては、ストリップ導波路、リブ導波路、およびフォトニック結晶導波路を含む他のタイプの集積導波路構造が使用可能である。

当該システムはまた、対象となるガス分子タイプの強力な特徴吸収線と一致する波長を有するポンプビーム１８を生成するように動作可能な第２の光源１６を含む。場合によっては、第２の光源１６は、異なるそれぞれの波長を有する複数の光ビームを生成するように調整可能である。調整可能な光源を用いることにより、異なるそれぞれの吸収線（たとえば、赤外線（infra-red：ＩＲ）など）を有する複数のガス分子タイプの存在についてテストすることが可能となる。いくつかの実現例では、第２の光源１６は、狭い帯域幅を有するポンプビームであって特定のガス分子タイプの強力な吸収線と一致する中心波長を有するポンプビームを生成するように動作可能なＶＣＳＥＬまたは他のレーザデバイスである。ＶＣＳＥＬまたは他のレーザデバイスは、この吸収線付近の波長範囲で調整可能であり得る。

当該システムはさらに、プローブビーム１８が導波路構造１４を通過した後に当該プローブビーム１８を感知するための光検出器２０を含む。このため、導波路構造１４は、一端でプローブビーム１２を受取るように、かつ、当該プローブビーム１２が導波路構造１４から出るときに当該プローブビーム１２を光検出器２０に向けるように配置されている。図１の例では、ポンプビーム１８の経路は、プローブビーム１２の経路および導波路構造１４に対して実質的に垂直である。したがって、この場合、ポンプビーム１８は導波路構造１４を横断するとともにプローブビーム１２と交差する。

図１に示すように、第１の光源１０および光検出器２０は基板２４上に搭載することができる。場合によっては、光検出器は、基板内または基板上に形成されてもよい。たとえば、基板２４がシリコンで構成されており、第１の光源１０がプローブビーム１２のための可視光を生成するように動作可能である場合、光検出器２０は、基板２４において少なくとも部分的に形成されるフォトダイオードとして実現されてもよい。

図１の例では、導波路構造１４の少なくとも一部２２は温度の変化に敏感である。たとえば、温度の変化は、感温部２２の屈折率のずれをもたらし得るか、または、より長い経路長によって引起こされる熱拡張をもたらし得る。対象とされたガス分子が導波路構造１４の感温部２２の表面に隣接しているかまたは接触している場合、ポンプビーム１８が導波路構造を通過する際に当該ガス分子が加熱される。感温部２２の温度が上昇し、これに付随してその屈折率がずれると、結果として、導波路構造１４内を進むプローブビーム１２のエバネッセント場が影響を受ける可能性がある。このため、プローブビーム１２の振幅および／または位相は、影響を受ける可能性があるとともに、光センサ２０によって測定することができる。たとえば、場合によっては、プローブビーム１２が分析対象のガス体積内を通過すると、感度強度のＲＩが変化するので、ガス分子が存在する場合には検出器２０は強度変化を検出する。検出器は、プローブビームの波長範囲内で感度が良いだけでよい。このため、たとえば、吸収線が赤外線領域にあったとしても、検出器は可視光の範囲内にあり得る。これにより、検出器の製造がはるかに容易かつ安価になり得る。検出器２０からの出力信号は、ガス分子の存在を認識し、特定のガス分子タイプを識別し、検出器出力信号に基づいてガス濃度を判定するように構成された電子制御ユニット（electronic control unit：ＥＣＵ）３２に提供され得る。好ましくは、ＥＣＵ３２は基板２４の一体型部分であり、このためデバイスをより安価に製造することが可能となる。

いくつかの実現例では、導波路構造１４の感温部２２は、たとえば、フォトニック結晶として実現され得る。このような場合、検査されたガス分子はフォトニック結晶の複数の孔を通って導波路内に浸透し得るので、これらの検査済みガス分子と導波路との間の相互作用がより強くなり得る。さらに、光と屈折率が変化した媒体との相互作用を増大させることができるフォトニック結晶を用いることで低速光の概念を実現することができる。

図２に示すように、それぞれの垂直ミラー３４が導波路構造１４の感温部２２の両側に配置されてファブリペロー干渉計を形成し得る。ファブリペロー干渉計の伝達特性が急峻であるため、結果として、小さな波長変化に対して非常に感度の高いデバイスを得ることができる。

図３に示されるように、いくつかの実現例では、感温素子を導波路構造に組込むのではなく、導波路構造１４Ａは、ポンプビーム１８とプローブビーム１２とが交差する領域に自由空間領域４０を有する。このような場合、プローブビーム１２の自由空間伝搬により、プローブビームが伝搬している媒体を直接加熱することが可能となる。したがって、間接的な加熱（すなわち、感温素子の加熱）は不要である。この方策は有利であり得る。なぜなら、基板２４における貫通孔４２により、ガスがプローブビーム１２を通って流れることが可能になるとともに、ポンプビーム１８により、プローブビーム１２が通過するガス分子が加熱されるからである。この場合、自由空間領域４０内の空気の屈折率は、ガス分子が加熱されることにより変化する。屈折率の変化は、光検出器２０によって測定することができる振幅および／または位相に影響を及ぼす。

上述の例では、ポンプビーム１８は、プローブビーム１２に対して実質的に垂直な経路に沿って進む。他の実現例では、光源１６は、ポンプビーム１８が導波路構造１４およびプローブビーム１２に対して実質的に平行な経路に沿って進むように配置することができる。例を図４に示す。ポンプビーム１８は、導波路構造１４の感温部２２の表面の極めて近くを通過する経路に沿って進むはずである。感温部２２の近傍におけるガス分子は、ポンプビームの吸収によって加熱され、ガス分子の温度上昇は、たとえば、導波路構造１４内を進むプローブビーム１２のエバネッセント場に影響を及ぼす。プローブビーム１２の振幅および／または位相の変化は光センサ２０によって測定することができる。ポンプビーム１８が導波路構造１４の感温部２２に対して平行に方向付けられると、検査されたガス分子が加熱される相互作用体積を増やすことができる。したがって、場合によっては、より高い感度を達成することができる。

いくつかの実現例では、集積導波路構造はマッハツェンダー干渉計（Mach-Zehnder interferometer：ＭＺＩ）を組込んでいる。図５は、プローブビームと励起ビームとの間の自由空間交差の例を示しているが、ＭＺＩ技術は図１、図２および図４と同様の配置でも使用可能である。図５の例に示すように、光熱ガス検出システムは、光源１０からの光ビームを受ける集積導波路構造１１４を有するＭＺＩを含む。この場合、光源１０はコヒーレント光を生成するはずである。集積導波路構造は、光ビームを２つのビームに分割し、これらのビームを、基準アーム１０２およびプローブアーム１０４を画定するそれぞれの平行導波路に与える。基準アーム１０２およびプローブアーム１０４の各々は、検査中のガスを流すためのそれぞれのチャネル１０６Ａ、１０６Ｂによって遮断されている。チャネル１０６Ａ、１０６Ｂは、たとえば、ＭＺＩ導波路構造が形成される基板において貫通シリコンビア（through silicon via：ＴＳＶ）として形成することができる。図示される例では、活性領域はチャネル１０６Ｂ内にあり、ここで、励起（またはパルス）ビームはプローブビーム１１２と交差し、光検出器１１０によって吸収される。光検出器１１０は、たとえば、チャネル１０６Ａ、１０６Ｂを互いから分離する基板の表面上に作製された格子カプラを含み得る励起光源１１６を制御または調整するためのフィードバックを提供するために使用され得る信号を生成するように動作可能である。格子カプラは、励起レーザ（たとえば、ＶＣＳＥＬ）から、または光ファイバもしくは他の光ガイドから光を収集するとともに、収集された光を励起ビームおよびプローブビーム１１２、１１８が交差する領域に方向付けるように動作可能である。基準光ビーム１２０は、基準アーム１０２内を進み、チャネル１０６Ａ内を通過する。

動作時、ガスは両方のチャネル１０６Ａ、１０６Ｂ内を流れる。貫通孔１０６Ｂは、プローブアーム１０４を遮断することでガスがプローブビーム１１２内を流れることを可能にし、ポンプビーム１１８は、プローブビーム１１２が通過するガス分子を加熱する。ガス分子が加熱されることにより、チャネル１０６Ｂ内の空気の屈折率が変化する。屈折率の変化は、さらに、振幅および／または位相に影響を及ぼす。集光素子１２２は、チャネル１０６Ａ、１０６Ｂの遠端に配置されて、プローブ光ビーム１１２および基準光ビーム１２０をそれぞれ収集し、これらの収集した光ビームをそれぞれの集積導波路１０４、１０２に戻すように誘導する。集光素子１２２は、たとえば、逆テーパ、フォトニック結晶、または平面レンズとして実現され得る。導波路構造の２つのアーム１０２、１０４は、光検出器２０に結合されるＭＺＩ出力として干渉パターンを生成するようにプローブ光ビーム１１２と基準光ビーム１２０とを合流させる。ＥＣＵは、光検出器から信号を受信することができるとともに、当該信号を分析して、ガス分子の存在を認識し、特定のガス分子タイプを識別し、検出器の出力信号に基づいてガス濃度を判定することができる。

場合によっては、図５におけるような導波路アーム１０２、１０４のための２つの別個のＴＳＶ１０６Ａ、１０６Ｂではなく、基板内の単一のＴＳＶ１０６が、図６に示されるように、ガス流とプローブビーム１１２および基準ビーム１２０との間の相互作用のためのチャネルとしての役割を果たし得る。導波路構造の基準アーム１０２およびプローブアーム１０４の各々はそれぞれのレンズまたは反射キャップ１３０を含み得る。それぞれのレンズまたは反射キャップ１３０は、たとえば金属半球で構成されてもよく、関連する光ビーム１１２または１２０を表面に向かって下方に方向付け直すものである。図６の構成は、場合によっては、プローブ領域および基準領域においてより等しいガス流をもたらし得るとともに、測定歪みを低減させ得る。さらに、図５の構成はチャネル１０６Ａ、１０６Ｂを通過する光の面内結合を表わしているが、図６の構成は格子カプラによる当該光の結合を表わしている。

光検出器１１０は、図５に関連付けて説明されるように、たとえば、基板（たとえば、基板２４）の表面上に作製された格子カプラを含み得る励起光源１１６を制御または調整するためのフィードバックを提供するために使用することができる信号を生成するように動作可能である。図７Ａおよび図７Ｂに示されるように、格子カプラ３００は、励起レーザ（たとえば、ＶＣＳＥＬ）３０２（図７Ａ）または光ファイバ３０４（図７Ｂ）から光を収集し、収集された光を励起（またはポンプ）ビームおよびプローブビーム１１２、１１８が交差する領域の方に向けるように動作可能である。

本開示に記載される光熱ガス検出システムは、用途に応じて、たとえば、さまざまな動作モードで使用することができる。場合によっては、励起光源は連続モードで動作可能であるが、他の状況では、パルスモードで動作可能である。たとえば、励起されたガス分子がプローブビームのエバネッセント場に影響を及ぼす実現例では、パルス状の動作モードが適切であり得る。パルス状の励起光の使用は、たとえば、ロックイン検出技術に有用であり得る。

本明細書に記載される主題および機能的動作（たとえば、ＥＣＵの動作）のさまざまな局面は、デジタル電子回路において、または本明細書に開示される構造およびそれらの構造的等価物を含むコンピュータソフトウェア、ファームウェア、もしくはハードウェアにおいて、またはこれらの１つ以上の組合せにおいて実現され得る。したがって、本明細書に記載される主題の局面は、１つ以上のコンピュータプログラムプロダクトとして、すなわち、データ処理装置によって実行するための、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータ可読媒体上で符号化されるコンピュータプログラム命令の１つ以上のモジュールとして、実現され得る。コンピュータ可読媒体は、機械可読記憶デバイス、機械可読記憶基板、メモリデバイス、機械可読伝搬信号をもたらす物質の組成、またはこれらの１つ以上の組合わせであり得る。当該装置は、ハードウェアに加えて、当該コンピュータプログラムのための実行環境を作成するコード、たとえばプロセッサファームウェアを構成するコード、を含み得る。

コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサは、例として、汎用マイクロプロセッサおよび専用マイクロプロセッサの両方、ならびに、任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つ以上のプロセッサを含む。概して、プロセッサは、読取り専用メモリまたはランダムアクセスメモリまたはこれら両方から命令およびデータを受信するだろう。コンピュータの必須要素は、命令を実行するためのプロセッサと、命令およびデータを格納するための１つ以上のメモリデバイスとである。コンピュータプログラム命令およびデータを格納するのに適したコンピュータ可読媒体は、例として、半導体メモリデバイス、たとえば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイスと、磁気ディスク、たとえば、内蔵ハードディスクまたはリムーバブルディスクと、光磁気ディスクと、ＣＤ ＲＯＭおよびＤＶＤ－ＲＯＭディスクとを含む、あらゆる形態の不揮発性メモリ、媒体、およびメモリデバイスを含む。プロセッサおよびメモリは、専用論理回路によって補完され得るかまたは専用論理回路に組込まれ得る。

本明細書は、多くの具体的な実現例の詳細を含むが、これらは、いかなる発明または請求項にて主張され得るものの範囲に対する限定として解釈されるべきではなく、むしろ、特定の発明の特定の実施形態に特有の特徴を説明するものとして解釈されるべきである。別個の実施形態の文脈において本文書に記載されている特定の特徴は、単一の実施形態において組合わせて実現することもできる。逆に、単一の実施形態の文脈において説明されるさまざまな特徴はまた、複数の実施形態において別々に、または任意の好適な部分的組合わせで実現され得る。さらに、特徴は、特定の組合せで機能するものとして上述され得るとともに、そのように最初に主張されることもあり得るが、主張された組合せからの１つ以上の特徴が場合によってはその組合せから削除される可能性もあり、さらに、主張される組合せが、部分的な組合せまたは部分的な組合せの変形例を対象とする可能性もある。さらに、さまざまな変更が容易に明らかになるだろう。したがって、他の実現例も特許請求の範囲内にある。

Claims (20)

1. 装置であって、
   集積導波路構造と、
   第１の波長を有するプローブビームを生成するように動作可能な第１の光源とを備え、前記プローブビームは前記集積導波路構造の第１の端部に結合されており、前記装置はさらに、
   第２の光源を備え、前記第２の光源は、前記プローブビームの経路のごく近傍にガス分子を励起させるために第２の波長を有する励起ビームを生成するように動作可能であり、前記装置はさらに、
   前記集積導波路構造の第２の端部に結合された光検出器を備え、前記光検出器は、前記プローブビームが前記集積導波路構造を通過した後に前記プローブビームを検出するように動作可能であり、
   前記装置は、前記ガス分子の励起により前記ガス分子の温度を上昇させることで、前記光検出器によって測定可能な前記プローブビームの変化を引起こすように、動作可能である、装置。
2. 前記集積導波路構造はストリップ導波路またはリブ導波路を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記集積導波路構造は、前記励起ビームの経路が前記プローブビームの前記経路と交差する感温部を含み、前記感温部の温度の変化は、前記光検出器によって測定可能な前記プローブビームの変化を引起こす、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記励起ビームの経路は前記プローブビームの前記経路と交差する、請求項１または２に記載の装置。
5. 前記励起ビームを制御または調整するための電子フィードバックシステムまたは光学フィードバックシステムを有する、請求項１に記載の装置。
6. 前記励起ビームの経路が前記集積導波路構造を通る前記プローブビームの前記経路にごく近接して追従するように配置される、請求項１または２に記載の装置。
7. 前記励起ビームの前記経路は前記集積導波路構造の一部を通過する、請求項６に記載の装置。
8. 前記励起ビームの経路は、前記プローブビームの自由空間伝搬中に前記プローブビームの前記経路と交差する、請求項１または２に記載の装置。
9. 前記集積導波路構造はファブリペロー干渉計を含む、請求項１に記載の装置。
10. 前記集積導波路構造はフォトニック結晶を含む、請求項１に記載の装置。
11. 前記集積導波路構造はマッハツェンダー干渉計を含む、請求項１に記載の装置。
12. 前記集積導波路構造は基準アームおよびプローブアームを有する、請求項１１に記載の装置。
13. 前記集積導波路構造が配置される基板において少なくとも１つの開口部を有し、前記少なくとも１つの開口部は、前記励起ビームが前記プローブビームと交差する位置におけるガスの流れを可能にする、請求項１２に記載の装置。
14. 前記基板に複数の開口部を有し、前記装置は、前記プローブビームの測定部分が前記開口部のうちの第１の開口部を通って進み、前記プローブビームの基準部分が前記開口部のうちの第２の開口部を通って進むように動作可能である、請求項１３に記載の装置。
15. 前記第２の光源はパルスモードで動作可能である、請求項１に記載の装置。
16. 前記第２の光源は連続モードで動作可能である、請求項１に記載の装置。
17. 前記励起ビームと前記プローブビームとが交差する領域の方に前記励起ビームを向けるように動作可能な光学素子をさらに含む、請求項１に記載の装置。
18. 前記励起ビームを前記第２の光源から格子カプラに誘導するための光ガイドをさらに含み、前記格子カプラは、前記励起ビームと前記プローブビームとが交差する領域の方に前記励起ビームを向けるように動作可能である、請求項１に記載の装置。
19. 前記励起ビームは、前記プローブビームの波長とは異なる波長を有する、請求項１から１８のいずれか１項に記載の装置。
20. 方法であって、
    第１の波長を有するプローブビームを生成するステップと、
    前記プローブビームを集積導波路構造の第１の端部に結合するステップと、
    前記プローブビームの経路のごく近傍にガス分子を励起させるために第２の波長を有する励起ビームを生成するステップとを備え、前記ガス分子の励起により前記ガス分子の温度を上昇させることで、前記プローブビームの変化を引起こし、前記方法はさらに、
    前記集積導波路構造の第２の端部に結合された光検出器によって前記プローブビームの前記変化を測定するステップを備える、方法。

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