Abstract

Remote-point photonic sensors are fabricated and evaluated. They are based on nanocomposite thin films comprising NiCl2 nanocrystals embedded in sol-gel silica matrix and are patterned using direct UV laser microetching techniques to form surface relief structures, which exhibit environment sensitive optical diffraction effects. A strong response to ammonia is detected via the alteration of diffraction efficiency of its orders upon exposure to the analyte. Detection of ammonia in the 2ppm level with a typical response time of about 30s in the ambient, 50% RH 20°C, room environment is demonstrated.

© 2010 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. C. Righini, A. Tajani, and A. Cutolo, An Introduction to Optoelectronic Sensors (World Scientific, 2009).
    [CrossRef]
  2. R. M. Measures, Laser Remote Sensing: Fundamentals and Applications (Krieger, 1992).
  3. A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
    [CrossRef]
  4. A. Tsigara, G. Mountrichas, K. Gatsouli, A. Nichelatti, S. Pispas, N. Madamopoulos, N. A. Vainos, H. L. Du, and F. Roubani-Kalantzopoulou, Sens. Actuators B 120, 481 (2007).
    [CrossRef]
  5. A. Lukowiak and W. Strek, J. Sol-Gel Sci. Technol. 50, 201 (2009).
    [CrossRef]
  6. B. Gates, Q. Xu, M. Stewart, D. Ryan, G. Willson, and G. Whitesides, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 105, 1171 (2005).
  7. N. A. Vainos, S. Mailis, S. Pissadakis, L. Boutsikaris, P. J. M. Parmiter, P. Dainty, and T. J. Hall, Appl. Opt. 35, 6304 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]

2009

A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
[CrossRef]

A. Lukowiak and W. Strek, J. Sol-Gel Sci. Technol. 50, 201 (2009).
[CrossRef]

2007

A. Tsigara, G. Mountrichas, K. Gatsouli, A. Nichelatti, S. Pispas, N. Madamopoulos, N. A. Vainos, H. L. Du, and F. Roubani-Kalantzopoulou, Sens. Actuators B 120, 481 (2007).
[CrossRef]

2005

B. Gates, Q. Xu, M. Stewart, D. Ryan, G. Willson, and G. Whitesides, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 105, 1171 (2005).

1996

Alexandropoulos, D.

A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
[CrossRef]

Athanasekos, L.

A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
[CrossRef]

Boutsikaris, L.

Cutolo, A.

G. C. Righini, A. Tajani, and A. Cutolo, An Introduction to Optoelectronic Sensors (World Scientific, 2009).
[CrossRef]

Dainty, P.

Du, H.

A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
[CrossRef]

Du, H. L.

A. Tsigara, G. Mountrichas, K. Gatsouli, A. Nichelatti, S. Pispas, N. Madamopoulos, N. A. Vainos, H. L. Du, and F. Roubani-Kalantzopoulou, Sens. Actuators B 120, 481 (2007).
[CrossRef]

Gates, B.

B. Gates, Q. Xu, M. Stewart, D. Ryan, G. Willson, and G. Whitesides, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 105, 1171 (2005).

Gatsouli, K.

A. Tsigara, G. Mountrichas, K. Gatsouli, A. Nichelatti, S. Pispas, N. Madamopoulos, N. A. Vainos, H. L. Du, and F. Roubani-Kalantzopoulou, Sens. Actuators B 120, 481 (2007).
[CrossRef]

Hall, T. J.

Karoutsos, E.

A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
[CrossRef]

Kibasi, K.

A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
[CrossRef]

Lukowiak, A.

A. Lukowiak and W. Strek, J. Sol-Gel Sci. Technol. 50, 201 (2009).
[CrossRef]

Madamopoulos, N.

A. Tsigara, G. Mountrichas, K. Gatsouli, A. Nichelatti, S. Pispas, N. Madamopoulos, N. A. Vainos, H. L. Du, and F. Roubani-Kalantzopoulou, Sens. Actuators B 120, 481 (2007).
[CrossRef]

Mailis, S.

Measures, R. M.

R. M. Measures, Laser Remote Sensing: Fundamentals and Applications (Krieger, 1992).

Meristoudi, A.

A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
[CrossRef]

Mountrichas, G.

A. Tsigara, G. Mountrichas, K. Gatsouli, A. Nichelatti, S. Pispas, N. Madamopoulos, N. A. Vainos, H. L. Du, and F. Roubani-Kalantzopoulou, Sens. Actuators B 120, 481 (2007).
[CrossRef]

Mousdis, G.

A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
[CrossRef]

Nichelatti, A.

A. Tsigara, G. Mountrichas, K. Gatsouli, A. Nichelatti, S. Pispas, N. Madamopoulos, N. A. Vainos, H. L. Du, and F. Roubani-Kalantzopoulou, Sens. Actuators B 120, 481 (2007).
[CrossRef]

Parmiter, P. J. M.

Perrone, A.

A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
[CrossRef]

Pispas, S.

A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
[CrossRef]

A. Tsigara, G. Mountrichas, K. Gatsouli, A. Nichelatti, S. Pispas, N. Madamopoulos, N. A. Vainos, H. L. Du, and F. Roubani-Kalantzopoulou, Sens. Actuators B 120, 481 (2007).
[CrossRef]

Pissadakis, S.

Righini, G. C.

G. C. Righini, A. Tajani, and A. Cutolo, An Introduction to Optoelectronic Sensors (World Scientific, 2009).
[CrossRef]

Roubani-Kalantzopoulou, F.

A. Tsigara, G. Mountrichas, K. Gatsouli, A. Nichelatti, S. Pispas, N. Madamopoulos, N. A. Vainos, H. L. Du, and F. Roubani-Kalantzopoulou, Sens. Actuators B 120, 481 (2007).
[CrossRef]

Ryan, D.

B. Gates, Q. Xu, M. Stewart, D. Ryan, G. Willson, and G. Whitesides, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 105, 1171 (2005).

Stewart, M.

B. Gates, Q. Xu, M. Stewart, D. Ryan, G. Willson, and G. Whitesides, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 105, 1171 (2005).

Strek, W.

A. Lukowiak and W. Strek, J. Sol-Gel Sci. Technol. 50, 201 (2009).
[CrossRef]

Tajani, A.

G. C. Righini, A. Tajani, and A. Cutolo, An Introduction to Optoelectronic Sensors (World Scientific, 2009).
[CrossRef]

Tsigara, A.

A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
[CrossRef]

A. Tsigara, G. Mountrichas, K. Gatsouli, A. Nichelatti, S. Pispas, N. Madamopoulos, N. A. Vainos, H. L. Du, and F. Roubani-Kalantzopoulou, Sens. Actuators B 120, 481 (2007).
[CrossRef]

Vainos, N. A.

A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
[CrossRef]

A. Tsigara, G. Mountrichas, K. Gatsouli, A. Nichelatti, S. Pispas, N. Madamopoulos, N. A. Vainos, H. L. Du, and F. Roubani-Kalantzopoulou, Sens. Actuators B 120, 481 (2007).
[CrossRef]

N. A. Vainos, S. Mailis, S. Pissadakis, L. Boutsikaris, P. J. M. Parmiter, P. Dainty, and T. J. Hall, Appl. Opt. 35, 6304 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Vasileiadis, M.

A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
[CrossRef]

Whitesides, G.

B. Gates, Q. Xu, M. Stewart, D. Ryan, G. Willson, and G. Whitesides, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 105, 1171 (2005).

Willson, G.

B. Gates, Q. Xu, M. Stewart, D. Ryan, G. Willson, and G. Whitesides, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 105, 1171 (2005).

Xu, Q.

B. Gates, Q. Xu, M. Stewart, D. Ryan, G. Willson, and G. Whitesides, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 105, 1171 (2005).

Appl. Opt.

Chem. Rev. (Washington, D.C.)

B. Gates, Q. Xu, M. Stewart, D. Ryan, G. Willson, and G. Whitesides, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 105, 1171 (2005).

J. Opt. A

A. Meristoudi, L. Athanasekos, M. Vasileiadis, S. Pispas, G. Mousdis, E. Karoutsos, D. Alexandropoulos, H. Du, A. Tsigara, K. Kibasi, A. Perrone, and N. A. Vainos, J. Opt. A 11, 8 (2009).
[CrossRef]

J. Sol-Gel Sci. Technol.

A. Lukowiak and W. Strek, J. Sol-Gel Sci. Technol. 50, 201 (2009).
[CrossRef]

Sens. Actuators B

A. Tsigara, G. Mountrichas, K. Gatsouli, A. Nichelatti, S. Pispas, N. Madamopoulos, N. A. Vainos, H. L. Du, and F. Roubani-Kalantzopoulou, Sens. Actuators B 120, 481 (2007).
[CrossRef]

Other

G. C. Righini, A. Tajani, and A. Cutolo, An Introduction to Optoelectronic Sensors (World Scientific, 2009).
[CrossRef]

R. M. Measures, Laser Remote Sensing: Fundamentals and Applications (Krieger, 1992).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

Optical remote-point scheme in both reflectance and transmittance mode.

Fig. 2
Fig. 2

Scanning electron microscope image of the laser microetched sensor grating ( Λ = 80 μ m ) and the surface profile.  

Fig. 3
Fig. 3

Temporal response of (a) zero order and (b), (c) ± 1 order to 150 ppm of ammonia [shown in (d)].

Fig. 4
Fig. 4

Response of the diffraction grating sensor to various ammonia concentrations of zero order and ± 1 order. The response of the unprocessed planar sensor is shown in the same figure for comparison. (a) Overall response and (b) low ammonia level response is shown.

Metrics