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我國突破光譜芯片技術瓶頸 助力天文觀測與空間探測裝備升級
2025年04月16日 16:03:04
來源：化工儀器網 作者：宋池 點擊量：2244
中科院南京天文光學技術研究所與上海理工大學聯合研制的“級聯相位調制波導陣列光譜芯片”，實測分辨率達68000，通過光譜重構算法將對比度提升至20dB。技術成果可應用于天文觀測、空間探測等領域，推動光譜儀向微型化、智能化發展，為我國尖端科研裝備升級提供關鍵支撐。
我國在高分辨率光譜芯片領域取得重大技術突破。近日，中國科學院南京天文光學技術研究所天文光子學團隊與上海理工大學合作，成功研制出“級聯相位調制波導陣列光譜芯片”。該芯片實測光譜分辨率達68000，并通過創新算法將光譜對比度提升至20dB，為天文觀測、空間探測等尖端科研領域提供了關鍵技術支持。
常規高分辨光譜芯片因依賴長延遲線設計，存在體積龐大、制造復雜等問題。研究團隊采用級聯相位調制結構，在相同光譜分辨率下將芯片尺寸縮小90%。這一創新設計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用開辟了新路徑。相關成果發表于國際學術期刊Chinese Optics Letters。
針對微納制造過程中難以避免的波導長度誤差導致的相位偏差問題，團隊開發了光譜重構算法。該算法通過精確建模光傳播、多光束干涉及成像過程，自動計算并校正每根波導的相位誤差，將光譜對比度提升至20dB。這一技術突破無需額外硬件校準，顯著降低了生產成本，為光譜儀的規模化應用奠定了基礎。
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、深空探測等領域展現出廣闊應用前景。例如，在天文觀測中可精準分析恒星光譜成分，助力暗物質探測；在空間探測中可優化載荷設計，提升儀器集成度與探測效率。研究團隊表示，此次突破不僅推動了光譜技術的自主可控，更為我國尖端科研裝備的升級提供了重要支撐。
該研究受到國家自然科學基金、江蘇省重點研發計劃、中科院重大科技任務等項目的資助支持，體現了我國光譜技術領域從跟跑向領跑的跨越式發展。隨著技術的持續深化，未來有望推動光譜儀向更微型、更智能方向發展，為我國深空探測、環境監測等重大科技工程注入新動能。
素材來源：中國科學院南京天文光學技術研究所
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