【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光谱测量，具体涉及一种宽带光谱整形器件及计算式光谱仪。
技术介绍
1、为了检测目标光谱的信息，光谱仪应运而生，它能够恢复出所输入的任意未知光谱。光谱仪广泛应用于通信、材料学、天文学、地理科学、遥感等领域。随着物联网和智能设备的发展，迫切需要小型化、便携式集成光谱仪，如智能可穿戴设备、便携式医疗设备、无人机遥感等。现有的集成光谱仪多采用窄带分光式，即利用窄带滤波器或分光光栅将待测光谱不同波长成分提取至不同通道进行单独测量。所需通道数量等于光谱仪带宽和精度的比值。这种方案原理简单，但是为了获得大带宽、高精度势必要提高分光通道数量，导致每个探测器接收到的信号能量下降，影响了系统尺寸和信噪比，因此难以兼顾带宽、精度、尺寸和信噪比。
2、计算式光谱仪采用宽谱整形器件阵列对待测信号光谱进行全局采样，结合信号处理算法可采用更少的器件数量实现同样性能的光谱重建，日益成为研究热点。计算式光谱仪的基本原理如图1所示，其首先将信号均匀分光至m路，随后分别通过m个具有不同传输函数的宽带光谱整形器件对信号进行光谱全局采样，采样结果经过光电转换为电信号再经过特定算法处理后即可重建未知光谱。此类光谱仪的核心在于集成宽带光谱整形器件。在采用高性能宽带光谱整形器件时，所需分光通道数量m(也即宽带光谱整形器件数量)可远远小于光谱仪带宽和精度的比值，因此能够在保持光谱仪大带宽、高精度优点的同时，有效提升光谱仪信噪比、减小系统尺寸。
3、每个宽带光谱整形器件应具有高度随机且互不相关的传输函数，从而对待测光谱提供高精度、互相独立的全
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种宽带光谱整形器件，具有极低的损耗和超大的带宽。
2、本专利技术所提出的技术方案具体如下：
3、一种宽带光谱整形器件，用于计算式光谱仪的光谱全局采样；所述宽带光谱整形器件由多个耦合系数和/或长度各不相同的sagnac环级联构成。
4、基于同一专利技术构思还可以得到以下技术方案：
5、一种计算式光谱仪，所述计算式光谱仪包括多个用于分别对光谱进行全局采样的宽带光谱整形器件，各宽带光谱整形器件具有互不相关的传输函数；所述宽带光谱整形器件为如上技术方案所述宽带光谱整形器件。
6、优选地，所述多个宽带光谱整形器件的整形参数通过以下逆向设计方法逐个设计得到：
7、步骤1、对于第1个宽带光谱整形器件，以其频谱自相关性最小为优化目标，对其整形参数进行优化求解，从而确定第一个宽带光谱整形器件的整形参数；
8、步骤2、对于第k个宽带光谱整形器件，k＝2,3,…,m，m为该计算式光谱仪中宽带光谱整形器件的总数，以已确定整形参数的k-1个宽带光谱整形器件和第k个宽带光谱整形器件之间的频谱互相关性总和与第k个宽带光谱整形器件的频谱自相关性的加权和最小作为优化目标，对第k个宽带光谱整形器件的整形参数进行优化求解，得到第k个宽带光谱整形器件的整形参数。
9、进一步优选地，使用智能优化算法进行所述优化求解。
10、更进一步优选地，所述智能优化算法为粒子群优化算法。
11、相比现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果：
12、本专利技术宽带光谱整形器件采用级联sagnac环结构，由于该器件基于纯波导结构，无任何额外的插入损耗，同时也没有工作带宽的限制，具有极低的损耗和超大的带宽，有效克服了现有基于随机结构散射体的宽带光谱整形器件的缺陷。
13、本专利技术计算式光谱仪由于采用了上述宽带光谱整形器件，因此同样具有极低的损耗和超大的带宽；本专利技术还进一步通过对计算光谱仪所需的宽带光谱整形器阵列进行逆向优化设计，在有效优化系统级宽带光谱整形器的同时，确保了高光谱分辨率和宽带光谱整形器响应的低互相关性，同时也不会产生过高的计算成本，具有很强的实用性。
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1.一种宽带光谱整形器件，用于计算式光谱仪的光谱全局采样；其特征在于，所述宽带光谱整形器件由多个耦合系数和/或长度各不相同的Sagnac环级联构成。
2.一种计算式光谱仪，所述计算式光谱仪包括多个用于分别对光谱进行全局采样的宽带光谱整形器件，各宽带光谱整形器件具有互不相关的传输函数；其特征在于，所述宽带光谱整形器件为如权利要求1所述宽带光谱整形器件。
3.如权利要求2所述计算式光谱仪，其特征在于，所述多个宽带光谱整形器件的整形参数通过以下逆向设计方法逐个设计得到：
4.如权利要求3所述计算式光谱仪，其特征在于，使用智能优化算法进行所述优化求解。
5.如权利要求4所述基于逆向设计的计算式光谱仪，其特征在于，所述智能优化算法为粒子群优化算法。
【技术特征摘要】
1.一种宽带光谱整形器件，用于计算式光谱仪的光谱全局采样；其特征在于，所述宽带光谱整形器件由多个耦合系数和/或长度各不相同的sagnac环级联构成。
2.一种计算式光谱仪，所述计算式光谱仪包括多个用于分别对光谱进行全局采样的宽带光谱整形器件，各宽带光谱整形器件具有互不相关的传输函数；其特征在于，所述宽带光谱整形器件为如权利要求1所述宽...
【专利技术属性】
技术研发人员：李昂，吴怡凡，潘时龙，王畅，包飞霞，何吉骏，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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