【技術實現步驟摘要】
本申請涉及光譜儀結構，具體涉及一種新型片上傅里葉變換光譜儀結構。
技術介紹
1、光譜儀作為分析物質組成成分及其結構的關鍵分析工具，在多個領域扮演著至關重要的角色，這些領域包括但不限于化學工程、材料分析、天文科學、醫學診斷和生物傳感等。然而，傳統光譜儀雖然能夠提供較高的光譜分辨率，但其體積龐大，無法滿足微型化和便攜化的應用需求。隨著科技的進步和應用需求的增長，對于集成化、小型化、便攜化的光譜儀需求日益迫切。這類光譜儀不僅能夠突破傳統的應用局限，還能顯著降低成本，對于推動安全生產、食品檢測、醫療分析等國計民生密切相關的行業具有重大意義。
2、在實現片上光譜儀的進程中，硅基制造與集成技術展現出其獨特的優勢。該技術以其結構緊湊、良好的兼容性以及較低的成本，成為開發新型光譜儀的理想選擇。特別是基于馬赫曾德干涉儀構建的傅里葉變換光譜儀，因其大光通量和高信噪比而備受關注。但是，傳統馬赫曾德干涉儀結構的局限性在于其輸出端口數量有限，通常只能提供一個有效輸出端口，這限制了光譜儀的光譜采樣信息量的提高和分辨率的改善。因此，在維持光譜儀高分辨率和大帶寬等性能指標不變的同時，實現器件結構的緊湊化是現階段片上光譜儀結構研究的重點。
技術實現思路
1、針對現有技術方案中的存在的問題，本專利技術提出了一種新型片上傅里葉變換光譜儀結構。該結構的核心部件為非對稱正交式馬赫曾德干涉儀，通過用90°光混頻器替換傳統馬赫曾德干涉儀中輸出端的合束器，實現兩個彼此正交的有效輸出端口，以提高光譜采樣信息量，從而在保
2、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種新型片上傅里葉變換光譜儀結構，包括：
3、輸入波導耦合器，用于導入信號光；
4、1×n功分器，用于將信號光分成相同的n份并導入到非對稱正交式馬赫曾德干涉儀陣列；
5、非對稱正交式馬赫曾德干涉儀陣列，用于將信號光組合得到不同光程差下的干涉信號；
6、光電探測器，用于對信號光的光程差變化形成的干涉信號進行測量。
7、進一步的，新型片上傅里葉變換光譜儀結構中包含的輸入波導耦合器、1×n功分器、非對稱正交式馬赫曾德干涉儀陣列和光電探測器彼此間通過單模波導連接。
8、進一步的，輸入波導耦合器的結構采用支持c波段運行的光柵耦合器結構。
9、進一步的，1×n功分器由個相同的1×2功分器級聯組成。
10、進一步的，非對稱正交式馬赫曾德干涉儀由1×2功分器、參考臂波導、干涉臂波導和90°光混頻器組成。
11、進一步的，非對稱正交式馬赫曾德干涉儀中的參考臂波導和干涉臂波導分別和90°光混頻器的第一輸入端口和第三輸入端口相連接。
12、進一步的，通過改變非對稱正交式馬赫曾德干涉儀中參考臂波導和干涉臂波導的長度差依次為δl、2δl、3δl……nδl，以實現整個干涉儀系統的光程差的線性變化。
13、進一步的，干涉儀的第一輸出端口和第三輸出端口的傳輸函數彼此正交，可以在保持光程差大小和數量不變的前提下，有效增加光譜采樣的信息量，從而實現光譜儀分辨率的提高。
14、本專利技術與現有技術相比具有以下優點：該新型片上傅里葉變換光譜儀結構采用非對稱正交式馬赫曾德干涉儀結構作為核心部分，通過用90°光混頻器替換傳統馬赫曾德干涉儀的輸出端合束器，以獲得傳輸函數彼此正交的兩個輸出端口；通過合理設計該正交式馬赫曾德干涉儀的臂長差值，便能使得該光譜儀結構中每個輸出端口的傳輸函數彼此間均正交，從而在保持光程差大小和數量不變的前提下，實現有效輸出端口的倍增，有效增加了光譜采樣的信息量，實現光譜分辨率的提高。
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1.一種新型片上傅里葉變換光譜儀結構，其特征在于，包括
2.根據權利要求1所述的新型片上傅里葉變換光譜儀結構，其特征在于，所述輸入波導耦合器(100)、1×N功分器(200)、非對稱正交式馬赫曾德干涉儀陣列(300)和光電探測器(400)集成在絕緣體上硅材料中，襯底材料和包層材料為二氧化硅，波導材料為硅。
3.根據權利要求1所述的新型片上傅里葉變換光譜儀結構，其特征在于，所述的波導輸入耦合器(100)的輸出端與所述的1×N光分束器(200)的輸入端相連，該1×N光分束器(200)的N個輸出端分別與所述的非對稱正交式馬赫曾德干涉儀陣列(300)中的輸入端相連，所述的非對稱正交式馬赫曾德干涉儀陣列(300)中的輸出端分別與光電探測器(400)相連。
4.根據權利要求2所述的新型片上傅里葉變換光譜儀結構，其特征在于，所述輸入波導耦合器(100)的結構采用工作波段覆蓋C波段的光柵耦合器結構。
5.根據權利要求2所述的新型片上傅里葉變換光譜儀結構，其特征在于，所述非對稱正交式馬赫曾德干涉儀陣列(300)包括N個臂長差不同的非對稱正交式馬赫曾德
6.根據權利要求5所述的新型片上傅里葉變換光譜儀結構，其特征在于，所述的1×2功分器(301)輸出端分別與參考臂波導(302)和干涉臂波導(303)通過單模波導相連，每個參考臂波導(302)輸出端和90°光混頻器(304)的第一個輸入端口相連，每個干涉臂波導(303)輸出端和90°光混頻器(304)的第三個輸入端口相連。
7.根據權利要求6所述的新型片上傅里葉變換光譜儀結構，其特征在于，所述參考臂波導(302)和干涉臂波導(303)均為相同橫截面結構的單模波導，但二者的長度不同，以提供不同的光程差。
8.根據權利要求1所述的新型片上傅里葉變換光譜儀結構，其特征在于，所述非對稱正交式馬赫曾德干涉儀(300)陣列中臂長差依次為ΔL、2ΔL、3ΔL……NΔL，以實現整個干涉儀系統的光程差的線性變化。
9.根據權利要求8所述的新型片上傅里葉變換光譜儀結構，其特征在于，所述干涉儀的第一輸出端口和第三輸出端口的傳輸函數彼此正交，可以在保持光程差大小和數量不變的前提下，有效增加光譜采樣的信息量，從而實現光譜儀分辨率的提高。
...【技術特征摘要】
1.一種新型片上傅里葉變換光譜儀結構，其特征在于，包括
2.根據權利要求1所述的新型片上傅里葉變換光譜儀結構，其特征在于，所述輸入波導耦合器(100)、1×n功分器(200)、非對稱正交式馬赫曾德干涉儀陣列(300)和光電探測器(400)集成在絕緣體上硅材料中，襯底材料和包層材料為二氧化硅，波導材料為硅。
3.根據權利要求1所述的新型片上傅里葉變換光譜儀結構，其特征在于，所述的波導輸入耦合器(100)的輸出端與所述的1×n光分束器(200)的輸入端相連，該1×n光分束器(200)的n個輸出端分別與所述的非對稱正交式馬赫曾德干涉儀陣列(300)中的輸入端相連，所述的非對稱正交式馬赫曾德干涉儀陣列(300)中的輸出端分別與光電探測器(400)相連。
4.根據權利要求2所述的新型片上傅里葉變換光譜儀結構，其特征在于，所述輸入波導耦合器(100)的結構采用工作波段覆蓋c波段的光柵耦合器結構。
5.根據權利要求2所述的新型片上傅里葉變換光譜儀結構，其特征在于，所述非對稱正交式馬赫曾德干涉儀陣列(300)包括n個臂長差不同的非對稱正交式馬赫曾德干涉儀，其中，單個干涉儀結構包括1×2功分器(301...
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