1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 上海恒光警用器材有限公司, 上海 200432
为满足高光谱遥感应用对分光元件宽工作光谱范围的要求,根据Fabry-Perot(F-P)可调谐滤波器出现透射率极大值的相位条件,通过划分滤波器的工作光谱范围,选定干涉级数,确定F-P腔的腔长变化区间,来抑制F-P可调谐滤波器的多级透射峰。该方法可以有效拓展F-P可调谐滤波器的自由光谱范围,使其光谱扫描特性满足高光谱遥感应用要求。
光学器件 高光谱遥感 分光元件 工作光谱范围 Fabry-Perot可调谐滤波器 多级透射峰
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, 116024, China
2 Photonics Research Group, Department of Information Technology, Ghent University-IMEC, 9000 Ghent, Belgium
3 No. 38 Research Institute, China Electronics Technology Group Corporation, Hefei, 230088, China
4 Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100190, China
The polymer waveguide optical biosensor based on the Mach-Zehnder interferometer (MZI) by using spectral splitting effect is investigated. The MZI based biosensor has two unequal width sensing arms. With the different mode dispersion responses of the two-arm waveguides to the cladding refractive index change, the spectral splitting effect of the output interference spectrum is obtained, inducing a very high sensitivity. The influence of the different mode dispersions between the two-arm waveguides on the spectral splitting characteristic is analyzed. By choosing different lengths of the two unequal width sensing arms, the initial dip wavelength of the interference spectrum and the spectral splitting range can be controlled flexibly. The polymer waveguide optical biosensor is designed, and its sensing property is analyzed. The results show that the sensitivity of the polymer waveguide optical biosensor by using spectral splitting effect is as high as 104 nm/RIU, with an improvement of 2–3 orders of magnitude compared with the slot waveguide based microring biosensor.
Optical biosensor Optical biosensor integrated waveguide integrated waveguide spectral splitting spectral splitting sensitivity sensitivity Photonic Sensors
2017, 7(2): 131–139
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
从透光率、光谱范围杂散光、可靠性、色散线性、光谱带宽、成本等多个方面分析了超光谱成像光谱仪采用棱镜或光栅色散分光的优缺点。分析显示,棱镜光谱仪透过率高达9524％(VNIR),而光栅的衍射效率仅为60%~70%。棱镜光谱仪的杂散光可达10-4,而光栅的杂散光为10-2。尽管光栅光谱仪的波长覆盖范围要比棱镜光谱仪好,但在04~25 μm,棱镜光谱仪相对光栅光谱仪有优越性。此外,光栅光谱仪的色散基本为线性,但棱镜光谱仪的短波非线性问题可通过复合棱镜进行补偿,而且,棱镜光谱仪的可靠性好于光栅光谱仪。另外,两种光谱仪的光谱带宽和成本基本接近。这些结果表明,棱镜更适于星载高分辨率超光谱成像仪的分光。
超光谱成像仪 分光技术 棱镜色散 光栅色散 hyper-spectrum imager spectral-splitting technology prism dispersion grating dispersion
1 湖南理工学院物理系，湖南 岳阳 414006
2 武汉光电国家实验室，华中科技大学，湖北 武汉 430074
用时域有限差分法研究了一维光子晶体多量子阱中的谱线分裂现象，揭示了光子隧穿多量子阱时谱线分裂的规律性。研究发现，谱线分裂是阱间相互耦合的结果，其特征不仅取决于势阱的个数，而且与垒区和阱区的几何参量密切相关。计算结果表明，对称多量子阱结构中，光子隧穿p个势阱时，单阱对应的每条透射谱线会分裂为p条，各分裂谱线互不交叠。这样在有限的禁带区域可以成倍增加光子束缚态，使信道密度最大化，光波有效带宽的使用最优化，有望在光通信超密集波分复用和光学精密测量中获得广泛应用。
量子光学 谱线分裂 时域有限差分法 多量子阱 光子晶体 quantum optics spectral splitting finite-difference time-domain method multiple quantum wells photonic crystal
1 四川师范大学电子工程学院, 四川 成都 610066
2 四川大学激光物理与化学研究所,四川 成都 610064
3 华中科技大学激光技术国家重点实验室,湖北 武汉 430074
Wolf效应,即部分相干光除满足定标律之外,即使在自由空间中传输时其光谱一般也会发生变化,是一类著名的相关诱导光谱变化现象。以高斯谢尔模型(GSM)光束作为部分相干光的典型例子,研究湍流对高斯谢尔模型光束光谱移动的影响。基于部分相干光的传输定理,并考虑湍流的存在,推导出了高斯谢尔模型光束通过湍流介质的光谱公式,并作了数值计算。研究表明,无论定标律是否满足,湍流都会影响高斯谢尔模型光束的光谱。湍流越强,与无湍流情况比较光谱移动越大。特别是,若不满足定标律时轴外光谱还会出现分裂。高斯谢尔模型光束在湍流介质中的光谱移动由光束的空间相干性、折射率结构常数C2n和位置等参量决定。
光谱学 湍流 部分相干光 光谱移动 光谱分裂
1 宜宾学院光电信息研究所, 宜宾 644007
2 四川大学激光物理与化学研究所, 成都 610064
基于部分相干光的传输方程研究了多色高斯谢尔模型光束通过球差透镜的光谱变化。结果表明,多色高斯谢尔模型光束通过球差透镜后的轴上光谱与空间相关参量β,球差系数C4,源光谱谱宽σ0,位置z有关。着重分析了球差对轴上光谱的影响,将所得的结果与无像差的理想情况作了比较。当无球差时,轴上光谱仅有蓝移,而有球差时,轴上光谱存在蓝移或红移,并会出现光谱分裂现象。在某些特定位置处,轴上光谱分裂为等高双峰,并有跃变出现。而且,球差对光谱的影响随空间相关性增加而变得明显。当空间相关参量减小到某一值时,光谱分裂消失。
物理光学 光谱移动和光谱分裂 传输方程 多色高斯谢尔模型光束 球差
