基于超导滤波器组的宽带片上太赫兹光谱仪

具有宽瞬时频率覆盖的被动遥感太赫兹光谱仪对许多太赫兹应用（如天文学、大气科学和安全）极具吸引力。在此我们展示一种基于单个超导芯片的宽带太赫兹光谱仪。该芯片由耦合到传输线滤波器组的天线构成，每个滤波器后有一个微波动力学电感探测器。利用频分复用，所有探测器同时读出，构成瞬时带宽45 GHz、中心频率约350 GHz的宽带光谱仪。该光谱仪光谱分辨率为 $F/\Delta F=380$，并达到光子噪声极限灵敏度。我们讨论了芯片设计与制造，以及系统集与测试。我们通过探测甲醇气体的发射线光谱确认了全系统运行。所提出的概念允许在大带宽和高达 $F/\Delta F\sim1000$ 的分辨率下进行光谱辐射探测，且仅使用几 $\mathrm{cm^2}$ 的芯片面积。这将使得构建具有空前速度和灵敏度的中分辨率成像光谱仪成为可能。