单射集成斑斓光谱仪，带超高带宽-分辨率
光学
2025-05-22 v1
摘要
采用芯片解决方案的迷你化光谱仪对于可穿戴健康监测、生化感知和便携式光学相干层析等广泛应用至关重要。然而，集成光谱仪的开发受制于带宽-分辨率、占地面积、采样通道和操作速度之间的固有权衡。本文展示了通过单次图像捕获来实现超高带宽-分辨率可重构光谱仪的简单方法，利用被动硅光子芯片的散斑图案衍射。凭借图像传感器的高像素计数，我们可以即时获取大量不同的空间采样通道。通过使用包括级联非平衡 Mach-Zehnder 干涉仪、天线阵列的随机衍射以及自由空间中的相互干涉，这些采样通道在被捕获之前被空间去相关。因此，每个散斑图案包含跨其空间分布的波长特异信息，从而增强了全局采样策略的有效性。实验上，我们实现了 10 pm 的光谱分辨率和 200 nm 的操作带宽，采样通道最高可达 2730。多个未知窄带和宽带光谱也能精确获取。
引用
@article{arxiv.2505.15166,
title = {Single-Shot Integrated Speckle Spectrometer with Ultrahigh Bandwidth-to-Resolution},
author = {Wenzhang Tian and Hao Chen and Mingyuan Zhang and Zengqi Chen and Yeyu Tong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.15166},
year = {2025}
}
备注
22 pages, 9 figures