应用于普适性输入光谱的宽带高分辨率片上集成光谱仪研究，国自然面上项目，48万(在研,主持)

随着5G、物联网和云计算等新兴技术的迅猛发展，对光通信网络的带宽和速度的需求不断 增加。这推动了更多光波段（S-L波段，1460-1625 nm）的开发和利用，以及密集波分复用技 术向更小信道间距（25 GHz）的演进。在这背景下，对实现超大波段范围（≥200 nm）和高 分辨率（pm级）光谱分析提出了紧迫需求。然而，传统光谱仪体积庞大且成本高昂，现有的集 成光谱仪在分辨率、光谱范围、光谱恢复速度和可靠性等方面仍受到限制，无法满足通信网络 系统的测试需求。因此，本项目旨在开展对输入光谱具有普适性的片上集成通用型光谱仪的关 键技术研究。重点研究基于微环辅助的级联F-P腔阵列的集成光谱仪芯片，探索高品质微环谐 振腔和FSR-free F-P腔的波长调控机制，以克服光谱分辨率和带宽之间的制约关系，实现快 速稳定的光谱分析。此外，还将致力于探索高性能的光电封装工艺，最终探索光通信及其他领 域各种典型示范应用演示。

时间：2026-01-2029-12

基于可调谐无限自由光谱范围滤波器阵列的集成光谱仪研究，国自然青年项目，30万(在研,主持)

片上集成光谱仪提供了紧凑、低成本便携式光谱传感的可能性，是实现物质成分分析、实时健康 监测，以及大规模作物监测等从消费者到工业技术的众多新应用的重要基础。该技术的实现关键在于 提高光谱仪的分辨率和光谱范围，降低器件的尺寸和功耗。但是，目前国际上实现片上集成光谱仪还 存在两个难题：1. 如何同时提高集成型光谱仪分辨率和光谱范围；2. 如何进一步减小器件的尺寸 和功耗。本项目理论探索研究纳米梁腔、布拉格光栅和法布里珀罗谐振腔中的波长调控机制；探索超 小尺寸无限自由光谱范围窄带滤波器的设计方案；探索集成微加热器的热场分布机制；探索深刻蚀隔 离沟槽对热场分布的影响，开发高效的微加热器，实现低功耗大调谐量的滤波器；探索光传播方向和 滤波器的排列顺序对插入损耗的影响机制。研究结果将对高性能片上集成光谱仪和新一代光电传感和 光谱分析技术的发展具有重要意义。

时间：2023-01-2025-12