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集成光波导静态傅里叶变换微光谱仪分辨率倍增方法
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH744.1[机械工程—光学工程;机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]中国科学院电子学研究所,传感技术国家重点实验室,北京100190, [2]国民核生化灾害防护国家重点实验室,北京102205
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:60978042,61377064)、北京市自然科学基金(批准号:3131001)、中国科学院科研装备研制项目(批准号:YZ201106)和国民核生化灾害防护国家重点实验室开放基金(批准号:SKLNBC2014-11)资助的课题.
中文摘要:

研究了铌酸锂波导静态傅里叶变换微光谱仪分辨率的影响因素,并在此基础上提出了一种采用端面反射铌酸锂波导结构提高微光谱仪光谱分辨率的方法。该方法容许在减小铌酸锂波导静态傅里叶变换微光谱仪尺寸的同时,使两干涉臂间最大光程差增大1倍,从而使其光谱分辨率实现倍增。采用商业化铌酸锂波导电光调制器构建了一个傅里叶变换光谱仪原理样机,并对样机在不同波长下的光谱分辨率进行了测量,结果指出对调制器加载端面反射结构后获得的光谱分辨率是加载端面反射结构前的2倍,与理论分析结果完全一致。这种光波导端面反射结构制作工艺简单,易于实现,是一种提高集成光波导静态傅里叶微光谱仪分辨率的有效手段。

英文摘要:

Miniature Fourier transform spectrometer (FTS) has attracted considerable interest because of its important appli-cation in spaceborne spectroscopy and as a portable analytical tool for rapid on-site chemical/biochemical detection. In a previous paper, a stationary miniature FTS constructed with an electro-optic (EO) modulator of a LiNbO3 (LN) waveg-uide Mach-Zehnder interferometer (MZI) containing push-pull electrodes was demonstrated. This stationary miniature FTS is operated in the near-infrared region with either nonlinear or linear scanning of the modulating voltage. The simple and mirrorless structure renders the device compact, vibration resistant, and cost-effective. However, the spectral resolution of the proposed prototype FTS was not satisfactory due to the limited optical pathlength difference (OPD), thereby limiting the device application. To improve its spectral resolution, the factors affecting the spectral resolution of the LN waveguide-based FTS is investigated in this paper. Findings show that the spectral resolution is inversely proportional to the maximum OPD, which is proportional to the length of the EO modulating region. A simple method for two-fold enhancement of the spectral resolution of the FTS is proposed based on the end-face reflection in LN waveg-uide interferometer. With the end-face reflection geometry the guided mode can propagate back and forth in the LN waveguide, making the mode passing through the EO modulating region twice and consequently leading to two times enhancement of the OPD. Therefore, the end-face reflection geometry enables to double the maximum OPD of the interferometer without increasing the device size and thus to offer the device a two-fold enhanced spectral resolution according to the equation for FTS resolution. Two prototypes of FTS with and without the end-face reflection structure are prepared using the same commercial LN waveguide EO modulator. The spectral resolutions in terms of the full-width at half maximum (FWHM) at different

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876