可重构硅光计算重构光谱仪

片上光谱分辨率0.2 nm

一种单滤波器架构的计算重构光谱仪，利用可调谐硅光滤波器配合神经网络算法，省去滤波器阵列，显著减小片上光谱仪的芯片面积。

张赞 · 黄北举 · 陈弘达

Wuli Xuebao/Acta Physica Sinica 2024

参数信息

波长范围

1500–1600 nm

分辨率

0.2 nm

重构光谱平均RMSE

0.0075

重构光谱平均相对误差

0.0174

技术优势

省去滤波器阵列

单个可调谐滤波器通过热光移相器改变传输谱，获得兼具宽带和窄带特征的响应函数，替代多个滤波器，大幅减小芯片面积。

采样通道可调

由于滤波器可重构，采样通道数目可灵活调整，用户可根据具体应用场景配置芯片。

光谱重建精度高

在合成光谱测试集上，重构光谱的平均RMSE为0.0075，平均相对误差为0.0174，达到实用化精度。

应用场景

• 便携式光谱仪：用单芯片替代传统台式光谱仪，实现手持或便携式光谱测量。
• 光谱分析：提供片上光谱采集与计算重构能力，用于物质成分分析。
• 可穿戴健康监测：芯片级小尺寸与低功耗适合集成到可穿戴设备，实现连续健康监测。
• 片上光谱传感：将光谱传感功能集成到硅光芯片上，用于片上光谱分析系统。