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摘要

超声传感器广泛应用于水下和生物环境中的物体检测和定位。传感器的工作范围和空间分辨率本质上受到灵敏度的限制，在这方面，传统的压电传感器已被先进的光子传感器所超越。在此，我们展示了一种集成到光子平台中的光机械超声传感器，该传感器由一个悬浮的SiO2膜和一个嵌入其中的高Q Si3N4微环谐振器组成。通过利用光学和机械共振的同步作用，该传感器在空气中实现了创纪录的低噪声等效压力（NEP）218 nPa Hz−1/2（在289 kHz时）和在水中实现了9.6 nPa Hz−1/2（在52 kHz时）。我们通过空气中的光声气体光谱学和水下超声成像展示了其多功能性，分别实现了最低可检测C2H2浓度为2.9 ppm（积分时间1秒）和成像分辨率为1.89 mm。我们的工作代表了紧凑型CMOS兼容超声传感的重大进展，为生物医学成像、环境监测、工业测试和水下通信开辟了新的可能性。

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介绍

超声波传感已成为现代诊断和监测技术的基石，具有广泛的应用，涵盖了医学成像、无损检测、水下声学和工业过程监控等领域。传统的压电传感器，虽然被广泛使用，但在小型化、集成性和灵敏度方面面临重大挑战，这限制了它们在需要紧凑设计或高分辨率的场景中的应用。这些限制在便携式医疗设备和血管内超声探头等小型化系统中尤为明显，这些系统通常要求传感器阵列的尺寸限制在亚厘米级，以满足空间和操作要求。近期，微机械传感器（如压电微机械超声换能器（PMUTs）和电容微机械超声换能器（CMUTs））的进展提高了阵列密度和电子集成。然而，这些设备仍然容易受到电磁干扰，并且展现出不足以满足下一代应用所需的灵敏度。例如，它们无法在高压输电线附近工作，限制了对电晕放电噪声的监测。此外，它们的灵敏度不足在颅脑超声成像等应用中带来了显著挑战。

基于光学微腔的超声传感器作为一种革命性替代方案已经出现，提供了前所未有的灵敏度、电磁干扰免疫性、宽带宽和芯片级集成能力。基于光纤的微腔传感器，包括法布里-佩罗腔、布拉格光栅和微球腔，尤其在内窥镜应用中显示了特有的潜力，但由于阵列能力有限且依赖于笨重的光学元件，它们面临着扩展性挑战。对小型化、高性能传感系统的日益需求推动了面向芯片级传感平台的重大研究，其中CMOS兼容的微环谐振器表现出了显著的潜力。已经开发了多种微环谐振器平台，采用聚合物、硅和硫族元素等材料制造，广泛应用于超声传感。尽管这些集成传感器具有广泛的检测带宽，但它们的噪声等效压力（NEP）仅达到了mPa Hz−1/2的范围，主要原因是它们的光学品质因子（Q因子）适中，且由于厚基底限制了机械位移。

光机械传感器通过利用高Q微谐振器中光与机械振动之间的强相互作用，提供了一种超灵敏超声波检测的强大方法。悬挂微盘谐振器已在μPa Hz−1/2级别实现了前所未有的低NEP。然而，依赖光纤锥形耦合存在显著挑战，包括对准复杂性、降低的可靠性和在水环境中工作的困难。在这里，我们开发了一种新型的集成、批量生产的超灵敏光机械超声传感器，具有纳帕级灵敏度，并通过光声气体光谱学和水下超声成像展示了该传感器的多功能性。除了原型演示外，这种完全集成、CMOS兼容的超高灵敏度超声传感器实现了可扩展生产，并为未来的多场景传感应用铺平了道路，推动了医学诊断和工业精密测量的进步。

原理

如图1a所示，所提议的集成超声传感器由悬挂的SiO2膜和高Q值的Si3N4微环谐振器组成。SiO2膜的外围被固定在硅基底上，而其中心悬挂，以最大化在超声激励下的机械位移。Si3N4微环嵌入在SiO2膜中，通过将膜的机械位移转化为环谐振器的光学共振偏移，从而实现光机械读出。为了最大化读出信号，我们系统地优化了传感器的几何结构，最终获得膜的半径为450 μm，微环谐振器的半径为235 μm（参见材料与方法部分“设备设计”）。如图1a右侧的插图所示，通过将输入连续波（CW）激光的频率锁定在光学共振的蓝移侧，超声引起的位移被转换为激光强度调制。光学Q因子越高，传输谱的斜率越陡，读出灵敏度越大。

机械共振进一步放大了SiO2膜的位移，显著提高了对声学信号的灵敏度。图1a左下方的插图比较了在不同频率下机械振荡器的位移响应，展示了机械共振的放大效应。图1b展示了集成超声传感器的示意比较，具有三种配置：(i) 传统的非悬挂结构，悬挂结构在(ii)非机械共振频率和(iii)机械共振频率下的工作，突出了机械共振增强的传感器响应。值得注意的是，传感器对超声波的响应主要由微环半径变化引起的光模式偏移主导。具体来说，由光弹性效应引起的耦合间隙或折射率变化的贡献可以忽略不计，详细内容见附加信息部分IB。

图1 集成超高灵敏度光机械超声传感器的示意图和工作原理a 超声传感器的示意图，其中输入的连续波（CW）激光强度受到超声的调制。左侧插图：机械共振增强的位移响应示意图。右侧插图：传感器的光学读出原理，说明光学共振增强的灵敏度。b 集成微环谐振器超声传感器的三种配置的示意比较：(i) 非悬挂结构，(ii) 悬挂结构（机械共振外），(iii) 悬挂结构（机械共振内），展示了悬挂结构在机械共振下的增强响应。

图2 传感器的制造与表征a 传感器的制造过程。b 加工后的4英寸晶圆的照片。c 深刻蚀后的3 × 3 cm²芯片照片。d 封装后的传感器照片。e 传感器的光学显微图像，显示了嵌入Si3N4微环谐振器的SiO2膜。插图：光学模式分布 |E|，其中E表示电场。f 在水中测量的微环谐振器的标准化传输谱。

传感器设计与制造

我们在晶圆尺度上制造这些设备，制造流程如图2a所示。制造开始时，使用电子束光刻（EBL）和反应离子刻蚀（RIE）技术制作Si3N4微环谐振器【47】。这两个过程经过优化，以实现接近垂直的侧壁。接着，在Si3N4层上沉积SiO2包覆层，以保持谐振器的光学性能，图2b展示了沉积后完整的4英寸晶圆的照片。随后，我们将晶圆翻转，进行光刻和深反应离子刻蚀（DRIE）处理，选择性刻蚀Si3N4微环谐振器下方的硅层。图2c展示了释放悬挂SiO2膜后的3 × 3 cm²芯片照片。为了实现完全集成并增强稳健性，使用了两根模式转换光纤将光耦合到微环谐振器，并与设备共同封装（图2d）。这使得传感器更加紧凑和便于携带，并能够在各种环境中可靠运行。

设备表征

图2e展示了传感器的光学显微镜图像，插图中显示了光场分布。该微环谐振器在水中的光学Q因子为1.33 × 10^6（图2f），与在空气中为1.35 × 10^6（图7e）相似，确认了封装能够在各种工作环境中可靠地保持微环的光学性能。高光学Q因子还确保了传感器具有足够高的读出灵敏度，使得热噪声在机械共振频率附近占主导地位。

灵敏度表征的实验设置如“材料与方法”部分中的“超声灵敏度表征”所示。具体来说，1550 nm激光耦合入微环谐振器，并调谐至光学共振的最佳斜率。通过比例-积分-微分（PID）控制器将探针激光锁定在光学模式的蓝色失谐侧。设备的稳定性在附加信息部分IIC中讨论。一台经过预校准的超声换能器，通过矢量网络分析仪（VNA）驱动，并放置在传感器上方，作为超声源。超声引起的光学共振偏移调制了传输光强，并由光电探测器检测。通过示波器、电子频谱分析仪（ESA）和VNA分别测量光学模式的传输谱、噪声功率谱密度（PSD）和传感器的超声响应。图3a和3b中分别显示了空气和水中第一级拍打模式ν(0, 0)的噪声PSD，如红色和蓝色点所示。橙色虚线、绿色虚线和黑色实线分别表示计算的热噪声、热折射噪声（TRN）和总噪声。值得注意的是，ν(0, 0)模式（其机械模式在图3a和3b的插图中显示）与来自传感器上方的入射超声波的空间重叠最大，因此预计具有更好的灵敏度。在机械共振频率附近，热噪声——来自周围分子碰撞和机械谐振器的内在阻尼——占主导地位，表现为洛伦兹峰（橙色虚线）。空气和水中的ν(0, 0)模式的共振频率分别为289 kHz和52 kHz，线宽分别为10 kHz和2 kHz。与空气相比，水中共振频率向下偏移，这是由于有效质量和粘度的增加。

远离机械共振频率时，TRN占主导地位（绿色虚线），源自温度波动引起的折射率变化，通过热光效应49。可以通过使用具有较小热光系数的腔体材料、增加腔体模式体积或提高设备的热稳定性来缓解TRN，具体细节见附加信息部分IA。如之前的研究所示，实现热噪声限制的性能对于提高灵敏度至关重要【44】（附加信息部分IA）。

图3 超声传感器表征。空气中（a）和水中（b）ν(0, 0)模式的噪声功率谱密度（PSDs），插图展示了SiO2膜的ν(0, 0)模式剖面。超声传感器在不同频率下的响应，在空气中（c）和水中（d）。（c）中的插图：在超声频率与ν(0, 0)机械模式共振（288 kHz）和非共振（268 kHz）时，传感器在空气中的PSD，灰色曲线表示噪声底线。空气中（e）和水中（f）ν(0, 0)模式附近的噪声等效压力（NEP）谱密度。分别在289 kHz的空气中和52 kHz的水中达到的最小NEP分别为218 nPa Hz−1/2和9.6 nPa Hz−1/2。插图：空气（e）和水中（f）20 kHz到1 MHz范围内的NEP谱密度。

传感器的单频线性动态范围（LDR）在机械共振下在空气和水中大约为52 dB（补充信息部分ID），所有后续的超声波压力都保持在该线性范围内。传感器的超声响应通过使用VNA扫频到换能器来测量，在空气中和水中的结果分别以红色和蓝色点显示在图3c和图3d中。观察到的谱峰与图3a和3b中确定的机械模式相匹配，确认机械模式放大了膜的位移响应。如图3c插图所示，处于共振状态时，在30 Hz分辨带宽（RBW）下，信噪比（SNR）为42 dB，比非共振状态下的35 dB提高了7 dB。非共振频率区域（图3c和3d中的红点和蓝点）响应的偏差与使用机械易感度函数的理论机械响应曲线（图3c和3d中的黑色曲线）之间的差异是由于ν(0, 0)模式附近其他机械模式的干扰（详细信息见补充信息部分IC）。此外，观察到的响应波动是由于超声波换能器和传感器芯片之间的声波反射引起的（补充信息部分IIB）。

传感器在不同频率下的NEP由噪声谱、单频响应和响应谱推导得出，如图3e（空气）和3f（水）所示。NEP谱在机械共振频率处展现出最小值，符合理论预测（补充信息部分IA和IC）。值得注意的是，我们的传感器在空气中以289 kHz处和在水中以52 kHz处分别达到了218 nPa Hz−1/2和9.6 nPa Hz−1/2的最优NEP，创造了基于微腔的超声波传感器的新纪录。水中比空气中更高的灵敏度可能源于水-传感器界面处更好的声学阻抗匹配。我们还测量了从20 kHz到1 MHz的更大频率范围内的NEP，显示在图3e和3f的插图中，阴影区域对应于ν(0, 0)模式，五角星标记了最佳灵敏度。设备的可重复性已通过来自同一批次的九个传感器确认，机械共振频率的变化为1%，灵敏度的偏差为38%（补充信息部分IIA）。此外，ν(0, 0)模式展示了出色的方向性均匀性，3 dB的角带宽度超过100°（补充信息部分IIB）。重要的是，悬浮膜传感器在NEP方面比非悬浮（未经过DRIE处理的）设备高出两个数量级（图9），突显了膜悬浮的重要作用。

光声气体光谱学

高灵敏度的空气耦合超声传感器在气体检测中不可或缺，应用范围涵盖呼气分析、环境监测到危险气体检测等领域【50】。在各种光谱技术中，光声光谱（PAS）已成为一种强有力的方法【51,52】。它利用光声效应，即气体分子通过周期性热膨胀将强度调制的光转换为声波。PAS具有独特优势，包括无背景检测、高灵敏度和宽光谱覆盖范围【53】，因此特别适用于痕量气体分析。

我们展示了高灵敏度集成超声传感器在C2H2气体PAS中的应用，实验装置如图4a所示（详见“材料与方法”中的“光声气体光谱实验细节”部分）。具体而言，一束强度经电光调制器（EOM）调制的泵浦激光被注入到装有1% C2H2和99% N2混合气体的气室中，而位于气室内的集成超声传感器用于探测所产生的声波。在不同泵浦功率下，于两个调制频率处测量光声（PA）信号：288 kHz（机械共振上）和268 kHz（非共振）。由于PA信号与泵浦功率呈线性关系【54】，噪声等效浓度（NEC）与泵浦功率成反比（图4b）。在350 mW泵浦功率和1 s积分时间下，获得了2.9 ppm（共振时）和13.1 ppm（非共振时）的NEC，表明机械共振显著增强了灵敏度。图4b插图定量展示了这种提升：在288 kHz（共振）时，信噪比（SNR）为61 dB，而在268 kHz（非共振）时为48 dB。

通过比较C2H2/N2混合气体和纯N2的PA信号（补充信息部分IIIA），证实了PAS的无背景特性；只有在C2H2吸收波长处才会出现PA响应。通过以0.01 nm的步长扫描泵浦激光波长，获得了本传感器的PA谱，如图4c中的蓝色曲线所示，并与高分辨率透射分子吸收数据库（HITRAN）模拟结果（红色曲线）吻合良好。两者之间的相对残差低于5%（黑色曲线），验证了该系统的光谱测量准确性。

水下超声成像

超声成像技术是一种强大的无损检测技术，广泛应用于医学诊断、工业检查和海洋声学等领域。我们通过使用高灵敏度传感器展示了这些能力，进行水下超声成像。如图4d所示，实验装置包括一个水箱，水箱内有一个500 kHz聚焦超声换能器、我们的传感器和一个具有“F”形凹槽的亚克力样本。当样本浸没在水中时，凹槽内会困住空气，造成局部声学阻抗不匹配。样本通过二维水平平移台进行扫描。当超声换能器生成的超声波束聚焦在“F”区域时，空气填充的凹槽会反射超声波，导致传输的超声信号显著衰减。这在凹槽和周围均匀区域之间产生了强烈的对比，能够实现高分辨率成像。为了获得最佳性能，我们在517 kHz的ν(3, 0)机械模式下操作传感器（模式剖面见图10b插图），由于其较短的波长，相较于ν(1, 0)模式，能够实现更高的空间分辨率。

样本以1 mm的步长进行扫描，并在每个位置记录传感器的响应。图4e(i)和(ii)分别表示在0.3 mPa的驱动超声压力下，以517 kHz（共振）和550 kHz（非共振）驱动频率获得的成像结果，分别显示了在共振条件下显著改善的对比度和清晰度，这直接归因于机械共振增强的灵敏度。进一步的定量分析（补充信息部分IIIB）确认了1.89 mm的空间分辨率，展示了我们的传感器在水下应用中高分辨率成像和长距离目标检测的潜力。这个空间分辨率主要由外部超声换能器的聚焦几何形状决定，而不是由传感器本身决定的。

图4 光声气体光谱和水下超声成像演示。a 光声检测乙炔气体（C2H2）的实验装置。EOM 电光调制器，PD 光电探测器。b 噪声等效浓度（NEC）与泵浦功率的关系。插图：350 mW泵浦功率下，1% C2H2与99% N2混合气体的光声信号。c 测量（蓝色）与HITRAN模拟（红色）乙炔的吸收光谱（1530到1533 nm）。下方面板：实验与模拟光谱的残差。d 水下超声传输成像系统示意图。插图：样本结构的横截面视图。e (i, ii) 在0.3 mPa压力下，超声频率为(i) 517 kHz（机械共振时）和(ii) 550 kHz（非机械共振时）的超声图像。(iii) 来自商业水听器的超声图像，超声频率为517 kHz，压力为0.7 Pa。

为了提供全面的性能基准，我们将其与商业水听器进行了比较。值得注意的是，即使在超声压力低三个数量级的情况下（0.3 mPa与0.7 Pa），我们的传感器也超越了商业水听器，如图4e(iii)所示。这展示了传感器在极其微弱超声信号下的成像能力。值得指出的是，传统的水听器是为根本不同的工作环境设计的，通常优先考虑宽带宽和高压力检测能力。这一比较突出了它们的互补性，在需要特定频率范围内超高灵敏度的场景下，我们的传感器表现优异，而传统水听器则更适用于较高超声压力水平下的宽带应用。

虽然这里仅展示了透射成像，但传感器的紧凑尺寸使其易于与超声波发射器集成，以实现反射测量。此外，在膜片上添加一个阻抗匹配层（如聚合物）还可以进一步增强设备在接触检测中的鲁棒性。

讨论

图5比较了不同超声传感器的噪声等效压力（NEP）与传感区域（A）之间的关系。我们的传感器在保持紧凑尺寸的同时，达到了最高的灵敏度（最低的NEP）。由于光机械传感器的NEP大致按1/√A比例缩放，我们评估了不同技术下的性能指标NEP × √A。值得注意的是，我们的传感器在10⁻⁸ Pa mm Hz⁻¹/₂的水平上达到了NEP × √A值，超越了传统电气和光学传感器几个数量级，突显了其在微型化和灵敏度方面的显著优势。与现有超声传感器的全面性能比较见附录信息部分IV。

表S2更全面地展示了， 与其他具有宽带宽和高工作超声压力水平的传感器不同，我们的传感器在检测极其微弱的声学信号方面具有显著优势。

集成超声传感技术的进一步发展将由几个关键方向推动。首先，通过几何优化可以进一步增强传感器的灵敏度。通过抑制热折射噪声（TRN），可以显著扩大工作带宽，实现在更宽频率范围内的热噪声限制灵敏度，并利用多个机械模式实现更广泛的光谱覆盖。此外，外部反馈控制可应用于机械模式，以实现模式冷却55,56。这一策略能够有效降低机械品质因数，从而延长热噪声占主导的频率范围，同时保持灵敏度57。

图5 各种超声传感器的性能基准测试。噪声等效压力（NEP）与传感区域A的关系。数据参考见附录信息部分IV。

此外，光子集成电路的进展使得互补的片上组件能够共同集成，包括激光器、光谱仪和光电探测器，从而促进了完全集成的传感器系统的实现。除了设备优化，我们设想将这些高灵敏度传感器应用于多模传感和可穿戴技术，将这些敏感平台从实验室原型转变为可现场部署的移动传感解决方案。我们的工作为下一代紧凑型高性能传感系统奠定了基础，具有跨多个领域的变革性潜力，包括生物医学诊断、工业监测和实时环境监控。

材料与方法

设备设计

我们系统地优化了设备几何结构，以增强超声灵敏度（图6a）。关键设计参数是半径比Rring/Rmem，其中Rring和Rmem分别表示微环和膜的半径。我们的优化重点是第一阶摆动模式ν(0, 0)，因为它与从传感器上方入射的超声波具有最大的空间重叠。ν(0, 0)的机械模式概况是通过将SiO2膜建模为薄板来推导的【67】, 从而得出归一化位移：

图6 设备设计a 传感器示意图，包含关键几何参数。b 不同微环与膜半径比Rring/Rmem下，微环半径变化ΔR。插图：膜的第一阶摆动模式ν(0, 0)的横截面概况。c 和d 分别为水中Si3N4微环谐振器的模拟内在Q因子，作为（c）微环宽度和（d）SiO2包层厚度的函数。e 测量的Si3N4微环谐振器的光学共振传输谱（蓝点），以及其洛伦兹拟合（红曲线），表明在空气中的内在光学Q因子为1.35 × 10^6。

图7 传感器表征a Si3N4微环谐振器的扫描电子显微镜（SEM）图，在SiO2包层沉积之前。b Si3N4微环及其与相邻总线波导的耦合部分的SEM图。c Si3N4波导结构的横截面SEM图，位于SiO2底层上方。d 完全被SiO2包层层包裹的Si3N4波导核心的SEM图。假彩色区域突出显示Si3N4波导。

其中，J0J_0J0 和 I0I_0I0 分别表示零阶贝塞尔函数和第一类修正贝塞尔函数。λ00\lambda_{00}λ00 是一个无量纲参数，与模式形状相关，来自参考文献68的确定。归一化的径向变化 ΔR\Delta RΔR 通过以下公式计算69：

其中，HposH_{\text{pos}}Hpos 是波导的垂直位置。图6b展示了 ΔR\Delta RΔR 与 Rring/RmemR_{\text{ring}}/R_{\text{mem}}Rring/Rmem 之间的关系，表明在 Rring/Rmem=0.52R_{\text{ring}}/R_{\text{mem}} = 0.52Rring/Rmem=0.52 时达到最大值。考虑到电子束光刻（EBL）写入场的范围为500 μm，我们实现了 Rring=235R_{\text{ring}} = 235Rring=235 μm 和 Rmem=450R_{\text{mem}} = 450Rmem=450 μm。

我们系统地研究了具有235 μm半径和265 nm厚度的Si3N4微环谐振器的固有Q因子，作为微环宽度和SiO2包层厚度的函数（图6c，d）。固有Q因子表现出强烈的几何依赖性，微环宽度低于6 μm时Q因子急剧下降（图6c），而包层厚度大于2 μm时则保持较高（图6d）。尽管较厚的包层可以增强光学Q因子，但它也增加了机械柔性，从而降低了灵敏度。因此，我们优化了设计，采用了6 μm的微环宽度和2 μm的包层厚度，既实现了较高的固有Q因子（在空气中为1.35 × 10^6，图6e），又保持了环境稳定性，而不牺牲灵敏度。

设备制造

该超声波传感器是在一个4英寸的晶圆上制造的，该晶圆包括一个265 nm厚的Si3N4层，位于一个4 μm厚的埋氧层上，下面是一个500 μm厚的硅基底。制造过程首先使用电子束光刻（EBL）和AR-P 6200光刻胶图案化Si3N4微环谐振器和总线波导，然后通过CHF3/O2等离子体反应离子刻蚀（RIE）进行刻蚀。随后，通过电感耦合等离子体化学气相沉积（ICP-CVD）沉积一个2 μm厚的SiO2包层层，以保护微环谐振器免受环境污染（图7）。为了确保Si3N4微环和SiO2膜结构之间的精确同心对准，在将晶圆倒过来后，我们进行双面对准光刻。SiO2膜的释放通过博世（Bosch）工艺实现，该工艺利用交替的C4F8钝化和SF6刻蚀循环去除下方的硅基底。最后，完成的设备被切割并与模式转换光纤一起打包，形成紧凑的便携式传感器单元。

图 8 超声灵敏度测量实验设置。UT 超声换能器，PD 光电探测器，OSC 示波器，ESA 电谱分析仪，VNA 矢量网络分析仪，PID 比例-积分-微分控制器

超声灵敏度表征

超声灵敏度测量的实验设置如图 8 所示。1550 nm 激光器（TOPTICA CTL1500）耦合到微环谐振腔中，其频率相对于光学模式进行调谐，以保持 25% 的传输功率，从而实现最佳灵敏度。通过光电探测器（KEYANG KY-PRM-10M-1-FC）检测传输的光信号，并通过示波器记录。使用 PID 控制器（Moku:Pro）将探测激光的频率锁定在光学模式的蓝移侧。这使得在测量过程中，探测激光能够跟踪光学共振频率。超声波由预校准的超声换能器产生，并放置在传感器上方。超声压力在传感器位置的标定通过以下方式进行：（i）使用针型水听器（Onda HNR-1000）进行水相测量，和（ii）使用扫描激光振动计（Sunnyinnovation 光学智能 LV-SC400）进行空气中测量。对于单频响应表征，超声换能器由任意函数发生器生成的正弦信号驱动，传感器响应通过电子谱分析仪（ROHDE&SCHWARZ FPS4）记录。传感器的宽带频率响应通过矢量网络分析仪（ROHDE&SCHWARZ ZNL3）进行测量，该分析仪在扫描超声频率的同时记录相应的传感器响应。相同的实验设置用于测量非悬挂设备（图 9）。

图 9 水中非悬挂与悬挂传感器结构的性能比较。a 非悬挂（左）和悬挂（右）传感器配置的示意图。传感器的噪声功率谱密度（PSD）（b）、频率依赖的超声响应（c）和噪声当量压力（NEP）（d）的比较结果，非悬挂结构（黑色曲线）与悬挂结构（蓝色曲线）。

图 10 光声气体光谱测量的实验设置。PC 极化控制器，AFG 任意函数发生器，EOM 电光调制器，EDFA 铒掺杂光纤放大器，PD 光电探测器，ESA 电谱分析仪。

文章名：Integrated optomechanical ultrasonic sensors with nano-Pascal-level sensitivity

作者：Xuening Cao1,2, Hao Yang1,2, Min Wang1,2, Zhi-Gang Hu1,2, Zu-Lei Wu1,2, Yuanlei Wang1,3, Jian-Fei Liu1,2, Xin Zhou1,2, Jincheng Li 1,4, Chenghao Lao3 , Qi-Fan Yang 3,5 and Bei-Bei Li1,2,6

单位：1.Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China 

2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China