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我國突破光譜芯片技術(shù)瓶頸 助力天文觀測與空間探測裝備升級
2025年04月16日 16:03:04
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點擊量：1354
中科院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所與上海理工大學(xué)聯(lián)合研制的“級聯(lián)相位調(diào)制波導(dǎo)陣列光譜芯片”，實測分辨率達(dá)68000，通過光譜重構(gòu)算法將對比度提升至20dB。技術(shù)成果可應(yīng)用于天文觀測、空間探測等領(lǐng)域，推動光譜儀向微型化、智能化發(fā)展，為我國尖端科研裝備升級提供關(guān)鍵支撐。
我國在高分辨率光譜芯片領(lǐng)域取得重大技術(shù)突破。近日，中國科學(xué)院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所天文光子學(xué)團(tuán)隊與上海理工大學(xué)合作，成功研制出“級聯(lián)相位調(diào)制波導(dǎo)陣列光譜芯片”。該芯片實測光譜分辨率達(dá)68000，并通過創(chuàng)新算法將光譜對比度提升至20dB，為天文觀測、空間探測等尖端科研領(lǐng)域提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。
常規(guī)高分辨光譜芯片因依賴長延遲線設(shè)計，存在體積龐大、制造復(fù)雜等問題。研究團(tuán)隊采用級聯(lián)相位調(diào)制結(jié)構(gòu)，在相同光譜分辨率下將芯片尺寸縮小90%。這一創(chuàng)新設(shè)計不僅解決了高分辨率與微型化之間的矛盾，更為光譜儀的集成化應(yīng)用開辟了新路徑。相關(guān)成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Chinese Optics Letters。
針對微納制造過程中難以避免的波導(dǎo)長度誤差導(dǎo)致的相位偏差問題，團(tuán)隊開發(fā)了光譜重構(gòu)算法。該算法通過精確建模光傳播、多光束干涉及成像過程，自動計算并校正每根波導(dǎo)的相位誤差，將光譜對比度提升至20dB。這一技術(shù)突破無需額外硬件校準(zhǔn)，顯著降低了生產(chǎn)成本，為光譜儀的規(guī)?；瘧?yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
該光譜芯片屬于直接色散型光譜芯片，兼具高分辨、高精度與寬波段特性，在天體物理觀測、深空探測等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。例如，在天文觀測中可精準(zhǔn)分析恒星光譜成分，助力暗物質(zhì)探測；在空間探測中可優(yōu)化載荷設(shè)計，提升儀器集成度與探測效率。研究團(tuán)隊表示，此次突破不僅推動了光譜技術(shù)的自主可控，更為我國尖端科研裝備的升級提供了重要支撐。
該研究受到國家自然科學(xué)基金、江蘇省重點研發(fā)計劃、中科院重大科技任務(wù)等項目的資助支持，體現(xiàn)了我國光譜技術(shù)領(lǐng)域從跟跑向領(lǐng)跑的跨越式發(fā)展。隨著技術(shù)的持續(xù)深化，未來有望推動光譜儀向更微型、更智能方向發(fā)展，為我國深空探測、環(huán)境監(jiān)測等重大科技工程注入新動能。
素材來源：中國科學(xué)院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所
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