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申请/专利权人：浙江工业大学

摘要：本发明公开了一种大带宽和高分辨率的微型芯片光谱仪，包括一个窄带宽的高分辨率循环AWG和一个基于可调谐MZI的宽带宽且低分辨率的FT单元，循环AWG利用不同输入通道依次完成对输入光谱的采样并得到一组以Δλ为间隔大小的周期性离散峰，基于可调谐MZI的FT单元只需还原出这些周期性的离散峰，从而大大降低FT单元的分辨率，可调MZI的大带宽通过优化加热电压步长来获取；本发明通过巧妙结合一个窄带宽的高分辨率循环AWG和一个基于可调谐MZI的宽带宽且低分辨率的FT单元来实现大带宽和高分辨率的光谱分析，本发明具有高的信噪比，为芯片光谱仪还原输入光谱的准确性提供了保证。

主权项：1.一种大带宽且高分辨率的微型芯片光谱仪，其特征在于，包括1个1×2偏振处理器、2个1×N光开关、1个AWG光谱采样单元、1个傅里叶变换单元和1个双向探测器；所述1×2偏振处理器将随机偏振态的输入光转换为两个相同TE偏振光输出；2个1×N光开关分别与1×2偏振处理器的两个输出端连接，分别用于以时分复用的方式依次选择输入的TE偏振光的输出位置；所述AWG光谱采样单元是一个N+1×N+1的循环AWG，AWG光谱采样单元的上下各N个输入端分别与2个1×N光开关的N个输出端连接，用于对输入的TE偏振光进行离散采样，得到一系列周期性的离散峰光谱；所述循环AWG的自由光谱范围FSR＝N×Δλ，Δλ是循环AWG的输入通道波长间隔；所述傅里叶变换单元由一个等臂的2×2的MZI构成，且其中一臂或两臂均含有金属加热器；所述傅里叶变换单元通过对其中一臂的金属加热器连续加电压调谐两臂的光程差大小；双向探测器的上下输入端分别与傅里叶变换单元的上下输出端连接，用于探测输入的TE偏振光的一组连续变化的功率值；对功率值利用傅里叶变换还原获得经过AWG采样后的离散峰光谱信息；所述大带宽且高分辨率的微型芯片光谱仪工作过程如下：所述1×2偏振处理器将随机偏振态的输入光转换为两个相同TE偏振光输出，2个1×N光开关通过时分复用选择某一个输出，保证两个相同TE偏振光每一次只从对应端口输出；该两路TE偏振光分别进入AWG光谱采样单元对应输入端口，并从AWG光谱采样单元输出端输出；从AWG光谱采样单元输出端口输出的离散峰光谱进入傅里叶变换单元，这两路输出光由傅里叶变换单元的输出端口传输到探测器的光敏区并被记录，对傅里叶变换单元中一臂的加热电极连续施加电压以改变MZI中两臂的光程差从而在双向探测器中得到一组连续变化的功率值，对这些功率值利用傅里叶变换还原出经过AWG采样后的离散峰光谱信息，从而完成对AWG光谱采样单元一个输入端口的采样光谱分析；通过时分复用改变两组相同的1×N光开关，让输入光对应的两路TE偏振光从另一组对应的输出端口输出，经过相同的处理方法，可以得到输入光经过AWG采样后的另一组离散峰光谱信息；通过时分复用依次完成对光开关的N个输出端口的切换后，将得到被AWG光谱采样单元各输入通道采样后的离散峰信息，将这些离散峰光谱信息合并得到整个输入光的光谱信息，其还原光谱的分辨率等于循环AWG的输入通道波长间隔Δλ；整个芯片光谱仪的分辨率由阵列波导光栅的相邻输入通道波长间隔Δλ决定。

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