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我国突破光谱芯片技术瓶颈 助力天文观测与空间探测装备升级
2025年04月16日 16:03:04
来源：Ky开元集团 作者：宋池 点击量：8552
中科院南京天文光学技术研究所与上海理工大学联合研制的“级联相位调制波导阵列光谱芯片”，实测分辨率达68000，通过光谱重构算法将对比度提升至20dB。技术成果可应用于天文观测、空间探测等领域，推动光谱仪向微型化、智能化发展，为我国尖端科研装备升级提供关键支撑。
我国在高分辨率光谱芯片领域取得重大技术突破。近日，中国科学院南京天文光学技术研究所天文光子学团队与上海理工大学合作，成功研制出“级联相位调制波导阵列光谱芯片”。该芯片实测光谱分辨率达68000，并通过创新算法将光谱对比度提升至20dB，为天文观测、空间探测等尖端科研领域提供了关键技术支持。
常规高分辨光谱芯片因依赖长延迟线设计，存在体积庞大、制造复杂等问题。研究团队采用级联相位调制结构，在相同光谱分辨率下将芯片尺寸缩小90%。这一创新设计不仅解决了高分辨率与微型化之间的矛盾，更为光谱仪的集成化应用开辟了新路径。相关成果发表于国际学术期刊Chinese Optics Letters。
针对微纳制造过程中难以避免的波导长度误差导致的相位偏差问题，团队开发了光谱重构算法。该算法通过精确建模光传播、多光束干涉及成像过程，自动计算并校正每根波导的相位误差，将光谱对比度提升至20dB。这一技术突破无需额外硬件校准，显著降低了生产成本，为光谱仪的规模化应用奠定了基础。
该光谱芯片属于直接色散型光谱芯片，兼具高分辨、高精度与宽波段特性，在天体物理观测、深空探测等领域展现出广阔应用前景。例如，在天文观测中可精准分析恒星光谱成分，助力暗物质探测；在空间探测中可优化载荷设计，提升仪器集成度与探测效率。研究团队表示，此次突破不仅推动了光谱技术的自主可控，更为我国尖端科研装备的升级提供了重要支撑。
该研究受到国家自然科学基金、江苏省重点研发计划、中科院重大科技任务等项目的资助支持，体现了我国光谱技术领域从跟跑向领跑的跨越式发展。随着技术的持续深化，未来有望推动光谱仪向更微型、更智能方向发展，为我国深空探测、环境监测等重大科技工程注入新动能。
素材来源：中国科学院南京天文光学技术研究所
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