基于双层螺旋波导的片上傅里叶变换光谱仪的制作方法

技术特征：
1.一种基于双层螺旋波导的片上傅里叶变换光谱仪，其特征在于，包括波导输入耦合器(1001)、1
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n光分束器(1002)、n个双层波导y分叉结构(1003)、n个双层螺旋波导(1004)、n个反向放置的双层波导y分叉结构(1005)和n个锗硅探测器(1006)；所述的波导输入耦合器(1001)的输出端与所述的1
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n光分束器(1002)的输入端相连，该1
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n光分束器(1002)的n个输出端分别与所述的n个双层波导y分叉结构(1003)的一个输入端相连，所述的n个双层波导y分叉结构(1003)的输出端与所述的n个双层螺旋波导(1004)的输入端相连，所述的n个双层螺旋波导(1004)的输出端与n个反向放置的双层波导y分叉结构(1005)的输入端相连，所述的n个反向放置的双层波导y分叉结构(1005)的一个输出端与所述的n个锗硅探测器(1006)的输入端相连；所述的n个双层螺旋波导(1004)由n个长度线性递增的双层螺旋波导(3001)构成，每个双层螺旋波导的两层波导相互平行，且每个双层螺旋波导的宽度和高度与相对应的双层波导y分叉结构的宽度和高度一致，所述的双层螺旋波导具有不同的群折射律的偶模和奇模，使得输出端有不同的光程差opd
i
＝l
i
(n
go
‑
n
ge
)，n
go
与n
ge
分别为奇模、偶模激励在双层螺旋波导中的群折射系数，l
i
为第i个双层螺旋波导长度。2.如权利要求1所述的基于双层螺旋波导的片上傅里叶变换光谱仪，其特征在于，所述的波导输入耦合器(1001)、1
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n光分束器(1002)、n个双层波导y分叉结构(1003)、n个双层螺旋波导(1004)、n个反向放置的双层波导y分叉结构(1005)和n个锗硅探测器(1006)集成在绝缘体上硅材料中，波导采用氮化硅材料。3.如权利要求1所述的基于双层螺旋波导的片上傅里叶变换光谱仪，其特征在于，所述波导输入耦合器(1001)采用端面耦合器结构或光栅耦合器结构，待测光谱信号通过光纤耦合输入芯片中。4.如权利要求1所述的基于双层螺旋波导的片上傅里叶变换光谱仪，其特征在于，所述的1
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n光分束器(1002)实现入射光功率均分，采用log2n级的级联1
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2分束器结构，或者采用1
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n多模干涉器结构。5.如权利要求4所述的基于双层螺旋波导的片上傅里叶变换光谱仪，其特征在于，所述的1
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2分束器结构为y分叉、定向耦合器或多模干涉器(mmi)结构。6.如权利要求1所述的基于双层螺旋波导的片上傅里叶变换光谱仪，其特征在于，所述的n个双层波导y分叉结构(1003)和n个反向放置的双层波导y分叉结构(1005)都由n个相同结构的双层波导y分叉结构(2001)构成，该y分叉结构(2001)在合束处由上下两个宽度相同、厚度相同且相互平行的波导构成，即双层波导共同构成了合束端(2002)；在分叉处上下两个垂直波导在水平方向逐渐分开，各自成为单层波导(2003,2004)，实现入射光的分光以及波导从双层到单层的转换。7.如权利要求1所述的基于双层螺旋波导的片上傅里叶变换光谱仪，其特征在于，所述的n个锗硅探测器(1006)采用锗硅pin结构，将光功率信号转换为电信号。8.如权利要求1至7任一项所述的基于双层螺旋波导的片上傅里叶变换光谱仪，其特征在于，所述的n个双层波导y分叉结构(1003)、n个长度递增的双层螺旋波导(1004)和n个反向放置的双层波导y分叉结构(1005)构成了类似具有递增光程差的非等臂马赫
‑
增德尔干涉器阵列结构，实现空间外差相干的傅里叶变换光谱仪功能，双层螺旋波导阵列构成产生不同光程差的波导结构，光程差变化根据双层螺旋波导结构阵列中单个波导的螺旋长度变化。

技术总结
一种基于双层螺旋波导的片上傅里叶变换光谱仪，依次包括波导输入耦合器、1


技术研发人员：陆梁军 成天宇 周林杰 陈建平 刘娇
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2021.07.15
技术公布日：2021/11/14