中科院南光所开发集成光子光谱仪 小型化高分辨设备完成天文观测

一、研究背景：传统天文光谱仪体积较大

在天文观测领域，传统高分辨光谱仪体积常达到米级尺度，存在集成度有限、不易适配空间平台等问题，制约了小型化、便携化天文探测技术的发展。因此，具备小型化、高分辨、大带宽特点的新型光谱探测设备成为关注方向。

二、技术方案：混合色散集成方案与氮化硅芯片

中科院南京天文光学技术研究所研究团队提出了由级联相位调制波导阵列芯片与正交色散模块组成的混合色散集成方案。该方案采用低损耗氮化硅平台制备光谱芯片，芯片尺寸为9.6mm×3.2mm，实现了光学组件的高度集成。相关成果发表于《光子学研究》（Photonics Research）。

三、核心性能：体积缩小、分辨率较高

该集成光子光谱仪在多个性能指标上取得了进展：

小型化：系统整体光学组件体积约500cm³，较传统米级太阳光谱仪体积明显缩小；

分辨率：工作范围内分辨本领超过20000，光谱中心附近最高可达约26500；

带宽：当前光谱覆盖范围约180nm，后续优化可进一步拓展。

四、观测验证：成功获取太阳夫琅禾费线

研究团队搭建了定天镜观测系统，将太阳光引入实验室并耦合至光谱芯片，成功获取了近红外太阳吸收光谱。设备识别出1564.85nm、1565.29nm两条Fe I太阳夫琅禾费吸收线，同时捕捉到多条邻近的H₂O吸收特征。该谱线可用于太阳磁场反演与塞曼分裂诊断，验证了设备在天文观测场景中的实用性。

五、应用价值与展望：助力小型化天文探测

该研究在集成光子光谱仪上实现了高分辨率、较大带宽与小型化的结合。相比传统设备，其在体积、可复制性、模块化扩展方面具有一定优势。未来，该技术可拓展至多目标光谱观测、积分视场光谱仪等领域，有望成为空间平台小型化高分辨光谱载荷的技术选项之一，推动天文探测技术的集成化发展。

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