可扩展微型片上傅里叶变换光谱仪用于拉曼光谱
光学
2025-06-02 v1 应用物理
摘要
用于拉曼光谱的微型化光谱仪有望开启传感的新篇章。拉曼光谱对材料表征和生物医学诊断至关重要，但其信号微弱且需要亚纳米分辨率。传统光谱仪的占位面积与光学通量和分辨率成正比，难以集成到可穿戴设备等紧凑装置中。基于波导的傅里叶变换光谱仪（FTS）可实现紧凑型光谱仪，多孔径设计可为拉曼光谱等应用实现高通量，但该领域的实验研究仍然有限。本工作中，我们提出了一种多孔径 SiN 波导基 FTS，克服了上述限制，实现了对异丙醇、葡萄糖、对乙酰氨基酚和布洛芬的拉曼光谱并增强了通量。我们的光谱仪芯片在 200 mm SiN 晶圆上制造，拥有 160 个边耦合波导孔径，连接到超紧凑干涉仪阵列阵列，占位面积仅为 1.6 mm × 4.8 mm，实现了 40 nm 的光谱范围和 0.5 nm 的分辨率。实验结果表明，最小绝对收缩和选择算子（LASSO）回归显著增强了拉曼光谱重建。我们的波导光谱学研究为将精确且紧凑的拉曼传感器集成到消费电子产品和空间探索仪器中铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2411.01196,
title = {Scalable Miniature On-chip Fourier Transform Spectrometer For Raman Spectroscopy},
author = {Sarp Kerman and Xiao Luo and Zuoqin Ding and Zhewei Zhang and Zhuo Deng and Xiaofei Qin and Yuran Xu and Shuhua Zhai and Chang Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.01196},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 5 figures, Corresponding Authors: Sarp Kerman ([email protected]), Chang Chen ([email protected])