[发明专利]傅里叶型波导分光芯片

说明书

本申请提供了一种傅里叶型波导分光芯片，该傅里叶型波导分光芯片包括第一耦合器、分光单元以及探测器，其中，第一耦合器为偏振不敏感的耦合器，第一耦合器用于接收输入光，输入光包括多个偏振方向的光；分光单元与第一耦合器连接，分光单元用于对输入光进行分光；探测器与分光单元连接，探测器用于将分光后的输入光转换为对应的电信号。本申请的傅里叶型波导分光芯片通过将偏振不敏感的第一耦合器引入到芯片级光谱分光仪中，可以同时耦合多个偏振方向的输入光，保证了光源的能量利用率较高，较好地解决了现有技术中芯片级光谱分析仪采用偏振敏感型器件，需要固定的偏振态输入，导致光能利用率较低的问题。

技术领域

本申请涉及光谱分析领域，具体而言，涉及一种傅里叶型波导分光芯片。

背景技术

光谱分析技术作为一种重要的光探测感知手段，具有非接触、无损、实时检测的优势，可广泛应用于食品物质成分检测、气体检测、生物医学应用等众多领域。传统的光谱检测技术是基于分立的光机元器件，仪器体积庞大，虽精度较高，但造价昂贵(几十万-上百万)，灵活性和稳定性较差，限制了光谱仪的应用范围。

硅光集成技术为光谱仪的小型化提供了一种有效的解决方案，目前常见的芯片级光谱分光仪主要是基于色散元件，如基于硅基刻蚀衍射光栅和硅基阵列波导光栅这两种最典型的色散平面集成光学元件制成的芯片级光谱分析仪，研究成熟，但若要想实现较高的分辨率，需要增加光谱的通道数，器件的尺寸势必要增加，会带来较大的相位误差，信噪比降低，系统的动态范围较低。此外，每个通道均需要一个探测器进行探测，系统结构复杂。

傅里叶变换型光谱分析仪具有多通道的优势，可以克服信噪比和光谱分辨率之间的矛盾。芯片级傅里叶变换型光谱仪主要是基于热光/电光或者结构的排布来实现光程差的改变。目前常见的傅里叶变换型芯片级光谱分析仪主要是基于MZI(Mach-Zehnderinterferometer，马赫-曾德尔干涉仪)阵列的空间外差式芯片光谱仪或者是基于热光调相的MZI芯片光谱仪。MZI阵列型光谱仪的光程差和MZI的个数呈线性关系，热光调相型光谱仪的光程差和MZI的臂长和温度变化范围呈正比。若要实现较高的光谱分辨率，仍需要增加MZI阵列规模和热光MZI的臂长，进而带来整个芯片尺寸的增加。

为了满足实际使用中高分辨率和高集成度的要求，需要设计更加紧凑的大光程差的光谱分光结构。同时，由于波导具有强烈的双折射效应，芯片级光谱分析仪通常为偏振敏感型器件，需要固定的偏振态输入，光能利用率较低。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种傅里叶型波导分光芯片，以解决现有技术中芯片级光谱分析仪的光能利用率较低的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种傅里叶型波导分光芯片，包括第一耦合器、分光单元以及探测器，其中，所述第一耦合器为偏振不敏感的耦合器，所述第一耦合器用于接收输入光，所述输入光包括多个偏振方向的光；所述分光单元与所述第一耦合器连接，所述分光单元用于对所述输入光进行分光；所述探测器与所述分光单元连接，所述探测器用于将分光后的所述输入光转换为对应的电信号。