[发明专利]基于高分辨率集成光学器件的光谱仪

权利要求书

1.一种设备，其包含基于单芯片集成光学器件的光谱仪，其中所述光谱仪包括：

耦合器，其用于将输入光信号分配为样本总线上的第一光信号及参考总线上的第二光信号；

多个嵌套干涉仪，所述多个嵌套干涉仪中的每一干涉仪是马赫-曾德尔干涉仪，其包含：

(i)样本路径，其操作以用于传送所述第一光信号，所述样本路径具有第一长度且包含所述样本总线的一部分；

(ii)参考路径，其操作以用于传送所述第二光信号，所述参考路径具有第二长度且包含所述参考总线的一部分；

(iii)干涉区段，其包含光束组合器，其操作以用于将所述第一光信号及第二光信号组合成干涉信号，其中所述第一光信号和所述第二光信号在每个干涉仪的非重叠路径上传输；及

(iv)光电检测器，其用于提供基于所述干涉信号的光学功率的输出信号；

其中所述多个嵌套干涉仪中的每一干涉仪的特征在于其相应第一长度及第二长度之间的不同路径长度差。

2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括处理器，所述处理器操作以基于所述多个输出信号而执行傅里叶变换，且基于所述傅里叶变换而产生所述输入光信号的光谱内容的估计。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个干涉仪的特征在于一系列路径长度差，其为第一路径长度差的不同整数倍。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个干涉区段中的每一干涉区段可逆地光学耦合所述样本总线和所述参考总线，且其中每一干涉区段进一步包括：

第一波导开关，其中所述第一波导开关操作以用于在所述样本总线上的多个第一分接点中的不同一者处可逆地光学耦合所述干涉区段与所述样本总线；及

第二波导开关，其中所述第二波导开关操作以用于在所述参考总线上的多个第二分接点中的不同一者处可逆地光学耦合所述干涉区段与所述参考总线；

其中所述样本总线、所述参考总线及所述多个干涉区段单片集成在衬底上；以及

其中所述多个干涉仪经配置以使得每一干涉仪可以被选择性地激活。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述多个第一分接点沿所述样本总线均匀分配，且所述多个第二分接点沿所述参考总线均匀分配。

6.一种用于估计输入光信号的光谱内容的方法，所述方法包括：

将所述输入光信号分配为样本总线上的第一光信号及参考总线上的第二光信号；

在安置在衬底上的多个嵌套干涉仪中的每一者处产生输出信号，所述多个干涉仪中的每一干涉仪是马赫-曾德尔干涉仪，其中所述多个干涉仪中的每一干涉仪的特征在于独有的路径长度差且包含：

(i)样本路径，其具有第一长度且包含所述样本总线的一部分；

(ii)参考路径，其具有第二长度且包含所述参考总线的一部分；

(iii)干涉区段，其包含光束组合器，其操作以用于将所述第一光信号及第二光信号组合成干涉信号，所述干涉信号是基于所述第一长度与所述第二长度之间的路径长度差，其中所述第一光信号和所述第二光信号在每个干涉仪的非重叠路径上传输；及

(iv)光电检测器，其用于基于所述干涉信号的光功率而提供所述输出信号；以及

基于所述多个输出信号而估计所述输入光信号的所述光谱内容。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述光谱内容是基于傅立叶变换来估计的，其中所述傅立叶变换是基于所述多个输出信号的。

8.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括提供所述多个干涉仪，使得所述多个干涉仪的所述路径长度差是第一路径长度差的不同整数倍。