Миниатюрный спектрометр на основе разупорядоченного фотонного кристалла
Общие размеры чипа составляют 50×100 мкм. Основным элементом данного спектрометра является двумерный разупорядоченный фотонный кристалл. Разупорядоченность элементов фотонно-кристаллической структуры приводит к множественному рассеянию излучения в такой структуре и как результат к возникновению спекл-картины, чувствительной к длине волны спектральной компоненты. Рассеянное на фотоннокристаллической структуре излучение поступает в систему волноводов, сопряженную с фотоприемниками для регистрации. Предварительная калибровка данного спектрометра по известным спектрам позволяет сформировать матрицу пропускания данной системы для последующей реконструкции измеряемого спектра. В результате удалось достигнуть великолепного согласия реконструированных спектров с пробными, измеренными с помощью точных, но более габаритных спектрометров, размеры которых в сотни раз превышают размеры спектрометра на основе микрочипа.
Спектрометр, основанный на разупорядоченной фотоннокристаллической структуре, в которой свет испытывает множественное рассеяние. a) Снимок структуры, сделанный на сканирующем электронном микроскопе. Рассеивающим элементом является массив случайно расположенных воздушных отверстий, окруженный регулярной фотоннокристаллической решеткой. Пробный сигнал подается через дефектный волновод внизу рисунка. Рассеянный сигнал отводится системой волноводов для детектирования. Распределение интенсивности по всем каналам используется для восстановления спектра исходного излучения. b) Численный расчет рассеяния излучения в разупорядоченной структуре. c) Экспериментальная зависимость интенсивности рассеянного излучения, измеренная в ближнем поле.
Источник информации:
Brandon Redding, Seng Fatt Liew, Raktim Sarma and Hui Cao, Compact spectrometer based on a disordered photonic chip, Nature Photonics 7, 746–751 (2013) doi:10.1038/nphoton.2013.190
http://www.nature.com/nphoton/journal/v7/n9/full/nphoton.2013.190.html