分辨率高达5 pm！超小型片上光谱仪有望用于智能手机

       针对片上光谱分析的重要需求，浙江大学光电科学与工程学院戴道锌教授研究团队提出了一种将超精细滤波与宽带滤波相融合的方案，并基于硅光技术实现了超高分辨率的超小型片上光谱仪。特别是，该团队引入欧拉弯曲型超高Q微环谐振腔作为超精细滤波器，从而极大地提升了光谱分辨率。与此同时，引入级联双环阵列作为粗滤波器组件，突破了精细滤波器自由光谱范围受限而导致的光谱探测范围问题。

       该研究团队成功地制备了尺寸仅为0.35 mm2的超小型光谱仪芯片。结果表明，该片上光谱仪分辨率为5 pm，实现了迄今世界上最高分辨率的色散型片上光谱仪。其工作光谱窗口约10 nm，并实现了迄今报道的超小尺寸（<1 mm2）片上光谱仪的最高动态范围（即工作带宽/分辨率之比高达2000）。该成果不仅在性能上突破色散型片上光谱仪分辨率不足的瓶颈，同时其制备与标准的CMOS工艺完全兼容，满足大批量生产的先天条件，最终有望在智能手机等电子移动设备中实现食物检测及大气监测等。

图1 超高分辨率片上光谱仪结构图与工作原理图

图2 待测双峰光谱还原结果图

       该成果以“Ultrahigh-resolution on-chip spectrometer with silicon photonic resonators”为题作为封面文章发表在Opto-Electronic Advances (光电进展)2022年第7期。