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我國突破光譜芯片技術(shù)瓶頸 助力天文觀測(cè)與空間探測(cè)裝備升級(jí)
2025年04月16日 16:03:04 來源:化工儀器網(wǎng) 作者:宋池 點(diǎn)擊量:8631

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(jí)聯(lián)相位調(diào)制波導(dǎo)陣列光譜芯片”,實(shí)測(cè)分辨率達(dá)68000,通過光譜重構(gòu)算法將對(duì)比度提升至20dB。技術(shù)成果可應(yīng)用于天文觀測(cè)、空間探測(cè)等領(lǐng)域,推動(dòng)光譜儀向微型化、智能化發(fā)展,為我國尖端科研裝備升級(jí)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(duì)與上海理工大學(xué)合作,成功研制出“級(jí)聯(lián)相位調(diào)制波導(dǎo)陣列光譜芯片”。該芯片實(shí)測(cè)光譜分辨率達(dá)68000,并通過創(chuàng)新算法將光譜對(duì)比度提升至20dB,為天文觀測(cè)、空間探測(cè)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(jì),存在體積龐大、制造復(fù)雜等問題。研究團(tuán)隊(duì)采用級(jí)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(jì)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(duì)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(duì)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(dòng)計(jì)算并校正每根波導(dǎo)的相位誤差,將光譜對(duì)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)模化應(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(cè)、深空探測(cè)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。例如,在天文觀測(cè)中可精準(zhǔn)分析恒星光譜成分,助力暗物質(zhì)探測(cè);在空間探測(cè)中可優(yōu)化載荷設(shè)計(jì),提升儀器集成度與探測(cè)效率。研究團(tuán)隊(duì)表示,此次突破不僅推動(dòng)了光譜技術(shù)的自主可控,更為我國尖端科研裝備的升級(jí)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(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院重大科技任務(wù)等項(xiàng)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(dòng)光譜儀向更微型、更智能方向發(fā)展,為我國深空探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等重大科技工程注入新動(dòng)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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