一种光滤波装置及光谱仪的制作方法

专利2025-12-20  7


本发明涉及滤波器及光谱仪,具体涉及一种光滤波装置及光谱仪。


背景技术:

1、片上光谱仪(on-chip spectrometer)是一种集成在芯片上的光谱仪,能够快速、准确地测量光谱。它通常由光学元件、光电探测器和读出电路等组成,通过将进入光谱仪的光分散成不同波长,再由光电探测器捕捉,并利用读出电路解析出每个波长的光强度。片上光谱仪广泛应用于化学、生物、医学、环境监测、食品安全等领域。与传统光谱仪相比,片上光谱仪具有体积小、重量轻、功耗低、响应速度快等优势,被视为未来发展的趋势。

2、片上光谱仪属于精密测量仪器,其测量的准确性是衡量性能的重要指标。然而,光电元件受实际温度影响产生的微小变化会引起测量误差,尤其是对于测量准确度起到决定性作用的光子集成电路和光滤波器等器件,实际工作温度直接影响其性能,温度漂移(温漂)可能导致功能退化甚至失效。


技术实现思路

1、本发明旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明提供了一种性能受温漂影响小的光滤波装置及光谱仪。

2、为了达到上述目的,本发明在第一方面采用如下技术方案:

3、一种光滤波装置,包括滤波组件、温度检测装置和信号处理装置;所述温度检测装置用于检测所述滤波组件当前的温度信息;

4、所述滤波组件包括多个级联的滤波器,每个滤波器均设有对应的相位调制器;

5、所述信号处理装置具有第一接收端和多个输出端;多个输出端对应多个相位调制器;

6、所述第一接收端与所述温度检测装置连接,以根据预先获得的温差—相位补偿信息确定并发送与所述滤波组件当前的温度信息相对应的温差—相位补偿信息;

7、多个所述相位调制器用于接收并响应于所述温差—相位补偿信息对所述滤波组件中对应的滤波器分别进行相位补偿。

8、可选的,所述信号处理装置具有数据存储器,所述预先获得的温差—相位补偿信息存储在所述数据存储器上;所述信号处理装置能够在获得所述滤波组件当前的温度信息后,根据存储在所述数据存储器上预先获得的温差—相位补偿信息,确定与所述滤波组件当前的温度信息相对应的温差—相位补偿信息。

9、可选的,所述信号处理装置根据所述滤波组件当前的温度信息与标定温度信息的比较结果,确定所述温差—相位补偿信息的正负值大小;

10、多个所述相位调制器接收并响应于所述温差—相位补偿值的正负值大小至少采取以下一个调节步骤:若所述温差—相位补偿信息为正值,所述相位调制器根据温差—相位补偿信息正向调节对应的大小;若所述温差—相位补偿信息为负值,所述相位调制器根据温差—相位补偿信息反向调节对应的大小;其中,所述标定温度根据预先获得的温差—相位补偿信息确定。

11、可选的,若所述信号处理装置获得所述滤波组件当前的温度信息大于标定温度信息的比较结果,则确定所述温差—相位补偿信息为负值;若所述信号处理装置获得所述滤波组件当前的温度信息小于标定温度信息的比较结果,则确定所述温差—相位补偿信息为正值。

12、可选的,所述滤波组件为片上滤波器;所述相位调制器设置在相应滤波器的调谐臂上;所述光滤波装置还包括多个相位调节驱动电路,相位调节驱动电路对应于相位调制器;所述相位调节驱动电路的输入端与所述信号处理装置的对应的输出端电连接,所述相位调节驱动电路的输出端与所述相位调制器电连接。

13、可选的,所述多个级联的滤波器至少包括类型不相同的两种有源可调谐滤波器,所述多个级联的滤波器由类型不相同的两种有源可调谐滤波器交替级联而成。

14、可选的,所述类型不相同的有源可调谐滤波器至少包括有源非对称马赫-曾德尔干涉仪和微环谐振器两种。

15、可选的,所述滤波器包括有源非对称马赫-曾德尔干涉仪或微环谐振器。

16、可选的,所述光滤波装置还包括光输入端口和光输出端口组;所述光输出端口组至少包括一个光输出端口;所述多个级联的滤波器的一端接收通过所述光输入端口输入的输入光信号,另一端通过所述光输出端口输出与输入光信号相对应的光信号。

17、此外,本发明在第二方面还提供了一种计算式光谱仪,包括光源、光电探测器,以及如第一方面所述的光滤波装置;

18、所述光源用于为所述光滤波装置提供输入光信号,所述输入光信号为透射光或反射光;所述光电探测器用于将所述输出光信号的光功率转化为对应的电信号;

19、所述信号处理装置还用于根据多个所述输出光信号获取与所述输入光信号的光谱的相关数据。

20、本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式以及附图中进行详细的揭露。本发明最佳的实施方式或手段将结合附图来详尽表现,但并非是对本发明技术方案的限制。另外,在每个下文和附图中出现的这些特征、要素和组件是具有多个,并且为了表示方便而标记了不同的符号或数字,但均表示相同或相似构造或功能的部件。



技术特征:

1.一种光滤波装置,包括滤波组件、温度检测装置和信号处理装置;所述温度检测装置用于检测所述滤波组件当前的温度信息;其特征在于:

2.根据权利要求1所述的光滤波装置,其特征在于,所述信号处理装置具有数据存储器,所述预先获得的温差—相位补偿信息存储在所述数据存储器上;所述信号处理装置能够在获得所述滤波组件当前的温度信息后,根据存储在所述数据存储器上预先获得的温差—相位补偿信息,确定与所述滤波组件当前的温度信息相对应的温差—相位补偿信息。

3.根据权利要求2所述的光滤波装置,其特征在于,所述信号处理装置根据所述滤波组件当前的温度信息与标定温度信息的比较结果,确定所述温差—相位补偿信息的正负值大小;

4.根据权利要求3所述的光滤波装置,其特征在于,若所述信号处理装置获得所述滤波组件当前的温度信息大于标定温度信息的比较结果,则确定所述温差—相位补偿信息为负值;若所述信号处理装置获得所述滤波组件当前的温度信息小于标定温度信息的比较结果,则确定所述温差—相位补偿信息为正值。

5.根据权利要求1所述的光滤波装置,其特征在于,所述滤波组件为片上滤波器;所述相位调制器设置在相应滤波器的调谐臂上;所述光滤波装置还包括多个相位调节驱动电路,相位调节驱动电路对应于相位调制器;所述相位调节驱动电路的输入端与所述信号处理装置的对应的输出端电连接,所述相位调节驱动电路的输出端与所述相位调制器电连接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的光滤波装置,其特征在于,所述多个级联的滤波器至少包括类型不相同的两种有源可调谐滤波器,所述多个级联的滤波器由类型不相同的两种有源可调谐滤波器交替级联而成。

7.根据权利要求6所述的光滤波装置,其特征在于,所述类型不相同的有源可调谐滤波器至少包括有源非对称马赫-曾德尔干涉仪和微环谐振器两种。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的光滤波装置,所述滤波器包括有源非对称马赫-曾德尔干涉仪或微环谐振器。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的光滤波装置,其特征在于,所述光滤波装置还包括光输入端口和光输出端口组;所述光输出端口组至少包括一个光输出端口;所述多个级联的滤波器的一端接收通过所述光输入端口输入的输入光信号,另一端通过所述光输出端口输出与输入光信号相对应的光信号。

10.一种计算式光谱仪,包括光源、光电探测器,以及如权利要求1-9中任一项所述的光滤波装置;其特征在于,所述光源用于为所述光滤波装置提供输入光信号,所述输入光信号为透射光或反射光;所述光电探测器用于将输出光信号的光功率转化为对应的电信号;


技术总结
本发明公开了一种光滤波装置及光谱仪,该光滤波装置包括滤波组件、温度检测装置和信号处理装置;所述温度检测装置用于检测所述滤波组件当前的温度信息;所述滤波组件包括多个级联的滤波器,每个滤波器均设有对应的相位调制器;所述信号处理装置具有第一接收端和多个输出端;多个输出端对应多个相位调制器;所述第一接收端与所述温度检测装置连接,以根据预先获得的温差—相位补偿信息确定并发送与所述滤波组件当前的温度信息相对应的温差—相位补偿信息;多个所述相位调制器用于接收并响应于所述温差—相位补偿信息对所述滤波组件中对应的滤波器分别进行相位补偿;能够减少温漂对器件性能的影响。

技术研发人员:马杰,姚春晖
受保护的技术使用者:徐州光引科技发展有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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