宽带皮科米尺度分辨率在芯片上的光谱仪与可重新配置的光子学
Chunhui Yao1, Minjia Chen1, Ting Yan2
1Centre for Photonic Systems, Electrical Engineering Division, Department of Engineering, University of Cambridge, Cambridge, CB3 0FA, UK.
Light, science & applications
|June 25, 2023
概括
本研究介绍了一种新的光谱仪设计,使用可重新配置的光子学和分布式过器. 它实现了小型光谱仪的带宽与分辨率比率创纪录,从而实现了精确的现场分析.
科学领域:
- 光子学和光谱学 在光子学和光谱学.
- 集成光学 集成光学 集成光学
- 光学工程是指光学工程.
背景情况:
- 微型光学光谱仪对于in situ,in vitro和in vivo表征至关重要.
- 现有的缩放式光谱仪在光谱分辨率和运行带宽之间面临着权衡.
- 目前的设计通常是特定于应用的,限制了它们的多功能性.
研究的目的:
- 提出并展示一种新的全球采样策略,用于超宽带伪随机光谱响应的分布式过器.
- 为了克服微型光谱仪的分辨率-带宽权衡.
- 为了利用可重新配置的光子学来增强光谱塑造和可编程性.
主要方法:
- 使用具有定制几何形状的全通环过器,以实现低自我和交叉相关性.
- 采用可重新配置的光子学和马赫-泽恩德干扰仪 (MZI) 网格用于光谱成型.
- 在SiN平台上集成分布式过器,以实现热稳定性.
主要成果:
- 在单一芯片上实现了256种不同的光谱反应.
- 在115 nm带宽上,单个光谱线的分辨率为20 pm,双光谱线的分辨率为30 pm.
- 实现了创纪录的带宽与分辨率比率,模拟显示了皮科米尺度分辨率的潜力.
- 展示了用户定义的分辨率,计算复杂性和相对错误的可编程性.
- 在SiN平台上表现出极好的热稳定性 (±2.0°C).
结论:
- 拟议的使用分布式过器的全球采样策略显著提高了微型光谱仪的带宽与分辨率比率.
- 重构光子学为量身定制的光谱分析提供了前所未有的可编程性.
- SiN集成平台在不同温度下确保了强大的性能,这对于皮科米尺度分辨率至关重要.
