Principles and design of a planar waveguide Fourier transform spectrometer for remote-sensing applications
Notice bibliographique
Résumé
This paper presents the design and operating principles of an advanced Fourier transform (FT) microspectrometer. The microspectrometer is a static Fourier transform instrument based on the principle of spatial heterodyne spectroscopy (SHS), affording high optical throughput (étendue) as compared with an arrayed waveguide (AWG) or planar waveguide echelle grating spectrometer. The instrument is realized as a densely-packed array of Mach-Zehnder interferometers (MZIs) with linearly increasing optical path delays (OPDs). Each MZI in the array constitutes a sampling point in the discrete Fourier-transform of the optical spectrum. The use of discrete MZIs in this device makes the selection of Fourier samples straightforward, and the throughput advantage permits the development of very high-resolution devices. Using this approach we have developed a 100-MZI FT chip with high resolution (0.05 nm) over a free spectral range (FSR) centered on the Q-branch absorption features of atmospheric methane (1667.75 nm-1665.25 nm). This FT chip is the central component of an integrated microspectrometer payload for measuring greenhouse gas emissions in the Canadian oil sands. The MZI array is realized in silicon nitride and has an overall footprint of 12mm × 22 mm with OPDs ranging from 0.32 mm to 32 mm. The two outputs of each MZI are re-balanced in multi-mode interference (MMI) devices but not combined, resulting in a system with 100 inputs and 200 outputs. Separating the outputs of the MZIs in this manner allows for normalization between MZI arms in order to correct for asymmetric loss in the MZI. High-resolution spectrometers of this type require highly unbalanced MZIs, which may be unstable with respect to temperature. Temperature induced variations may be corrected in postprocessing provided that the variations are made small, this can be accomplished either by active cooling via Peltier system, or passively by the use of athermal waveguides. We have designed athermal waveguides through the use of a cladding material with a negative thermo-optic coefficient (TOC). We balance the modal confinement between the core (positive TOC), lower cladding (positive TOC), and upper cladding (negative TOC) to lower the effective TOC of the device. By design of these athermal waveguides we eliminate the need for a precise active cooling system, reducing the mass, volume, and power requirements of the integrated payload.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».