用于对傅里叶变换光谱仪输出进行后色散的低温远红外衍射光栅光谱仪的研制与验证

POLLUX：UV分光偏振仪，用于LUVOIR space telescope项目

POLLUX: a UV spectropolarimeter for the LUVOIR space telescope project

本文件介绍了POLLUX，未来LUVOIR任务的高分辨率分光偏振计目前的基线光学设计。该仪器将在90至390 nm的紫外（UV）域中以分光偏振和纯光谱模式运行。工作范围分为3个通道-远（90-124.5 nm），中（118.5-195 nm）和近（195-390 nm）UV。每个通道由偏振计和中阶梯光栅摄谱仪组成，中阶梯光栅摄谱仪由经典的离轴抛物面准直仪、具有高凹槽频率的中阶梯光栅和也作为相机操作的交叉色散光栅组成。后者集成了一些先进的技术：它是一个闪耀光栅与复杂的凹槽图案形成的全息记录，这是一个自由曲面上制造。当前设计的关键特征之一是每个阶的大光谱长度~6 nm，这允许记录宽谱线而没有任何不连续性。模拟结果表明，光学设计将提供所需的光谱分辨率高于R ~ 120，000在整个工作范围内的点源对象的角大小为30质量。它还表明，与15米的LUVOIR望远镜的主镜的仪器将提供一个有效的收集面积高达38 569 cm 2。这样的性能将允许执行一些开创性的科学观测。最后，对今后的工作和设计的技术风险进行了详细的讨论。

宽带片上单光子光谱仪

Broadband on-chip single-photon spectrometer

单光子计数器是单像素的二进制设备，点击光子的吸收，但模糊其光谱信息，而解决探测到的光子的颜色一直是前沿天文观测，光谱成像和波分复用量子通信的关键需求。单光子光谱仪的当前实现要么由庞大的波长扫描组件组成，要么具有有限的检测通道，从而阻止了具有高光谱分辨率的宽带单光子的并行检测。在这里，我们提出了第一个宽带芯片级单光子光谱仪，覆盖可见光和红外波段从600 nm到2000 nm。该光谱仪集成了一个片上色散中阶梯光栅和一个单元件超低速超导纳米线探测器，用于以高空间分辨率映射色散光子。演示的片上单光子光谱仪具有器件占用空间小、鲁棒性高、无移动部件的特点，同时提供200多个等效波长检测通道，具有更大的可扩展性。

Development of an integrated near-IR astrophotonic spectrograph

Here, we present an astrophotonic spectrograph in the near-IR H-band (1.45 -1.65 $μm$) and a spectral resolution ($λ/δλ$) of 1500. The main dispersing element of the spectrograph is a photonic chip based on Arrayed-Waveguide-Grating technology. The 1D spectrum produced on the focal plane of the AWG contains overlapping spectral orders, each spanning a 10 nm band in wavelength. These spectral orders are cross-dispersed in the perpendicular direction using a cross-dispersion setup which consists of collimating lenses and a prism and the 2D spectrum is thus imaged onto a near-IR detector. Here, a…

Characterising the optical response of ultra-low-noise far-infrared 60-110 $μ$m transition edge sensors

Far-infrared Transition Edge Sensors (TESs) are being developed for the SAFARI grating spectrometer on the cooled-aperture space telescope SPICA. In support of this work, we have devised a cryogenic (90 mK) test facility for carrying out precision optical measurements on ultra-low-noise TESs. Although our facility is suitable for the whole of the SAFARI wavelength range, 34-230 $μ$m, we focus on a representative set of measurements at 60-110 $μ$m using a device having a Noise Equivalent Power (NEP) of 0.32 $\mathrm{aW/\sqrt{Hz}}$. The system is able to perform a range of measurements: (i) Dark…

用硅纳米光子光谱转换技术弥补中红外到远程通信的差距

Bridging the Mid-Infrared-to-Telecom Gap with Silicon Nanophotonic Spectral Translation

硅纳米光子集成电路平台远远超出了电信波长光互连的传统应用，最近证明了其在2-8 μm范围内处理中红外（中IR）光信号的优点。中红外集成光学系统能够解决包括工业过程和环境监测、威胁检测、医疗诊断和自由空间通信在内的应用。快速的进展导致了各种硅元件的演示，这些元件是为中红外信号的片上处理而设计的，包括波导、垂直光栅耦合器、微腔和电光调制器。即便如此，芯片级系统持续发展的一个显著障碍是窄带隙半导体，如InSb和HgCdTe，传统上用于将中红外光子转换为电流。抑制暗电流噪声所需的低温或多级热电冷却（指数地取决于比率Eg/kT）可能限制用于中IR的小型、低功率和低成本集成光学系统的开发。然而，如果中IR光信号可以在光谱上转换为更短的波长，例如在近红外电信波段内，使用较宽带隙半导体（例如InGaAs或Ge）的光电检测器可用于消除过高的冷却要求。此外，电信波段探测器与中红外探测器相比，通常具有更高的探测率和更快的响应时间。在这里，我们解决这些挑战与硅集成的方法来光谱转换，通过采用有效的四波混频（FWM）和大的光学参量增益在硅纳米光子线。