光谱仪的芯片级小型化允许快速检测便携式设备中的光谱信息，开辟了新的应用。然而，集成光谱仪通常会在光谱分辨率和光带宽之间进行权衡。
为了解决这个问题，科学家开发了一种新型光谱仪，使用色散工程耦合谐振器，类似于两能级分子。从色散模式分裂中识别出不同的自由光谱范围，从而在超宽带宽上以超高分辨率进行频谱重建。
光谱仪在许多科学和工业应用中发挥着不可或缺的作用，例如材料分析、生物传感、光学断层扫描和高光谱成像。传统的台式光谱仪容易受到机械振动的影响，不适合在实验室外进行现场部署。
集成光谱仪采用全固态光子集成电路构建，具有体积小、抗振动鲁棒和潜在低成本等优点。然而，大多数报告的集成光谱仪都存在光谱分辨率和工作带宽之间的固有差异。高光谱分辨率需要较长的光程长度来支持足够的光谱去相关，从而产生更小的自由光谱范围(FSR)。
在《光：科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中，由中文大学电子工程系的曾汉基教授领导的一组科学家开发了一种突破性的方法，克服了芯片级光谱法的分辨率带宽限制。
该方案基于一对相同的可调谐微环谐振器(MRR)，其中强腔间耦合将每种谐振模式分为对称模式和反对称模式。这种独特的行为类似于由两个原子组成的两能级分子中的能级分裂。有趣的是，分模强度与耦合强度成正比。
因此，通过设计“光子分子”的色散，分裂强度将在包含多个FSR的整个带宽中变化。当同时调谐两个MRR时，每个波长通道将产生不同的扫描迹线，从而可以重建任何未知的输入光谱。
在实验中，使用光子分子方案检索了许多具有不同复杂特征的测试光谱。在40 nm的带宽中，演示的光谱分辨率为100 pm。值得注意的是，即使存在热噪声，也可以保持高重建精度。该论文的作者指出：
“我们的光谱仪是一种捕获具有高光谱分辨率的宽带频谱的新方法。它完全依赖于一对耦合谐振器。该器件具有非常低的功耗，并且与主流的纳米光子制造技术兼容。
“光谱仪基于耦合谐振器中的模式分裂。这种现象类似于具有两个原子的分子中的能级分裂。我们的设计具有简单的配置和小尺寸的特点，因此可以与其他设备密集包装。我们相信这种方法有可能应用于未来的手持式甚至可穿戴式光谱传感器。
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