[发明专利]一种多通道光信道监测系统及其制作方法

权利要求书

1.一种多通道光信道监测系统，其特征在于，包括：从上到下依次分布的SiO2包层(1)、导光层(2)、SiO2基底(3)、面阵CCD探测器(4)；其中，面阵CCD探测器(4)连接信号处理模块(7)；

所述导光层(2)由N个掺锗Si通道(5)构成；每个掺锗Si通道(5)上刻有倾斜光栅(6)；所述倾斜光栅与光路垂直的截面形成0-45度夹角；

每列掺锗Si通道(5)与面阵CCD探测器(4)的对应列像素点位于同一平面上；

所述SiO2基底(3)的上侧为平面，下侧为柱面；所述面阵CCD探测器与所述SiO2基底距离为SiO2基底所呈柱透镜对应的焦距；

所述SiO2包层，用于将光路限制在导光层中传输；所述导光层，用于通过各个掺锗Si通道(5)将光路传输到倾斜光栅(6)，从而将不同波长的光衍射到SiO2基底(3)中；所述SiO2基底(3)，用于将不同波长的衍射光聚焦到面阵CCD探测器(4)的不同像素点上；所述面阵CCD探测器(4)中的每一列像素点，用于实现对应列掺锗Si通道(5)的信道监测；所述信号处理模块(7)，用于将所述面阵CCD探测器(4)探测到的信号提取为不同通道的光谱信号。

2.根据权利要求1所述的一种多通道光信道监测系统，其特征在于，相邻掺锗Si通道的间隙填充有SiO2材料。

3.根据权利要求1所述的一种多通道光信道监测系统，其特征在于，信号处理模块对面阵CCD探测器中同一列像素点对应的不同波长处的光强响应进行光谱补偿，完成不同波长信道的监测。

4.根据权利要求3所述的一种多通道光信道监测系统，其特征在于，面阵CCD探测器采用InGaAs面阵探测器。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种多通道光信道监测系统，其特征在于，所述多通道光信道监测系统最大可监测的信道数目C满足以下公式：

C＝M×N

其中，N为掺锗Si通道的数目，M为每个掺锗Si通道中不同波长信道的数目。

6.根据权利要求5所述的一种多通道光信道监测系统，其特征在于，所述多通道光信道监测系统光谱分辨率满足以下公式：

其中，δλ为光谱分辨率，λ为入射光波长，f为SiO2基底所呈柱透镜的焦距，D为倾斜光栅的长度，d为SiO2基底的高度，Λ为倾斜光栅的周期，n为掺锗Si通道的折射率。

7.一种权利要求1-6任一项所述多通道光信道监测系统的制作方法，其特征在于，包括：

S1.在上侧为平面，下侧为柱面的SiO2基底上侧沉积一层掺锗Si材料，得到第一沉积层；

S2.在第一沉积层上刻蚀N个掺锗Si通道，得到导光层；

S3.在导光层上侧沉积SiO2材料得到SiO2包层；

S4.采用激光掩膜法或双光束干涉法在导光层上刻写倾斜光栅；所述倾斜光栅与光路垂直的截面形成0-45度夹角。

8.根据权利要求7所述的一种多通道光信道监测系统的制作方法，其特征在于，采用激光掩膜法在导光层上刻写倾斜光栅，具体包括：

激光经过光束准直扩束后，平行入射进入45度反射镜，经反射后透过柱透镜形成聚焦光斑，入射到相位掩膜板上形成干涉区域；

将SiO2包层一侧贴近相位掩膜板，并将相位掩膜板与SiO2包层、导光层和SiO2基底共同旋转0～45度；

控制电位移平台，使SiO2包层、导光层和SiO2基底在与电位移平台垂直方向上移动，每次移动距离为相邻掺锗Si通道的距离，总共移动N次，移动时激光器关闭，移动完成后激光器开启，导光层在干涉区域中实现折射率调制，最终实现倾斜光栅的刻写。

9.根据权利要求7所述的一种多通道光信道监测系统的制作方法，其特征在于，采用双光束干涉法在导光层上刻写倾斜光栅，具体包括：

激光器发出激光，平行入射进入45度反射镜，之后由旋转可调光栅对分束器实现光束分束，分束后的两束光经过反射透镜组后在导光层发生干涉；

控制电位移平台，使SiO2包层、导光层和SiO2基底在与电位移平台垂直方向上移动，每次移动距离为相邻掺锗Si通道的距离，总共移动N次，移动时激光器关闭，移动完成后激光器开启，导光层在干涉区域中实现折射率调制，最终实现倾斜光栅的刻写。