芯片上的光子光谱仪 基于级联的马赫-泽恩德干扰仪
Yating Cui1,2, Ye Yuan3, Zan Zhang4
1State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Devices, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|March 14, 2026
概括
这项研究引入了一种新的光子芯片上光谱仪,使用级联的马赫-泽恩德干扰仪 (MZIs). 它实现了高分辨率的光谱分析,具有紧的,低功耗的设计,用于先进的材料表征.
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
- 材料分析 材料分析
背景情况:
- 光谱仪对于分析光物质相互作用和材料特性至关重要.
- 对微型,便携式光谱仪在各种应用中的需求不断增加.
- 现有的光谱仪面临着尺寸,功耗和精度的限制.
研究的目的:
- 开发一个可重新配置的光子芯片上光谱仪.
- 为了实现具有紧足迹的高分辨率光谱分析.
- 为低功耗,高精度光谱分析提供有效的解决方案.
主要方法:
- 使用级联式多阶段马赫-泽恩德干扰仪 (MZI) 实现可重新配置的光子芯片上光谱仪.
- 在每个MZI阶段应用可调节的相位移,以实现高效的光谱采样.
- 利用凸优化算法与差分运算符用于信号重建.
主要成果:
- 一个五阶段的MZI设计,有216个采样通道,成功实施.
- 在1500-1600nm波长范围内实现了下午5点的光谱重建分辨率.
- 对于各种光谱配置 (宽带,稀疏,混合) 证明了持续较低的重建错误.
结论:
- 拟议的芯片上的光谱仪在设备设计,相调和重建算法方面提供了出色的性能.
- 为低功耗,小足迹,高精度的光谱分析提供了可行的解决方案.
- 能够在科学研究,工业检查和生物医学中进行先进的材料表征.


