CN104081175A

CN104081175A - 通过模式干涉来分析光

Info

Publication number: CN104081175A
Application number: CN201280068627.XA
Authority: CN
Inventors: 查理斯·M·圣托里; 梁迪; 马科斯·菲奥伦蒂诺; 戴维·A·法塔勒; 彭真; 雷蒙德·G·博索雷; 安德烈·法拉翁
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2014-10-01
Also published as: US20140362374A1; WO2013162528A1; EP2841893A1; KR20150003715A; US9176279B2; EP2841893A4

Abstract

提供用于通过模式干涉来分析光的装置和系统。用于通过模式干涉来分析光的装置的示例包括若干波导和多个散射体，其中若干波导用于在多模区域中支持特定偏振的光的两个模式，多个散射体偏离若干波导中的至少一个波导的中心。

Description

通过模式干涉来分析光

背景技术

通过波导来传输光已经应用于许多类型的应用。光信号提供与电子信号相比的潜在的优势。光可以从各种源输入。

例如，光谱在诸如物理、天文学、化学、生物学以及医学等的各种领域中是有用的。例如，拉曼光谱法可以使用激光器来产生与样品相互作用的光来产生频移光，从而提供样品的分子结构的光学指纹。例如，使用这种系统需要收集和鉴别光学指纹的能力。

附图说明

图1示出了根据本公开的耦接到与测量设备关联的散射体的波导的示例。

图2示出了根据本公开的耦接到散射体的多模波导的阵列的示例。

图3A-3B示出了根据本公开的包括散射体的多模波导的两个示例。

图4示出了根据本公开的将两个单模波导与设置在其之间的散射体倏逝耦接的示例。

图5示出了根据本公开的将第一单模波导耦接到包括散射体的第二单模波导的共振耦接的示例。

图6示出了根据本公开的显示避免交叉的色散曲线的示例。

图7示出了根据本公开的将第一单模波导耦接到包括散射体的第二单模波导的共振耦接的另一示例。

图8是示出了通过根据本公开形成的用于模式干涉来分析光的装置的示例的框图。

具体实施方式

本公开的示例包括用于通过模式干涉来分析光的装置和系统。如本文中描述的，通过模式干涉来分析光的装置的示例包括若干波导和多个散射体，其中若干波导用于在多模区域中支持特定偏振的光的两个模式，该散射体偏离若干波导中的至少一个波导的中心。

如本文中描述的，包括通过模式干涉来分析光的装置和系统在诸如物理学、天文学、化学、生物学以及医学等使用光谱的许多领域中具有可应用性。示例是拉曼光谱(例如表面增强拉曼光谱(SERS))，其中激光与样品相互作用，来产生频移的散射光，从而提供样品的分子结构的分子指纹。可以在该领域中使用的小型、廉价的光谱仪对于拉曼光谱法是有益的。然而，具有100千兆赫(GHz)以下分辨率的光谱仪常常包括大型基于光栅的单色仪。本文中描述的装置和系统被设计为降低光谱仪的大小和/或重量(例如与基于光栅的大型单色仪相比)，同时还提供高通量和分辨率。本文中描述的另一个应用是使用用于允许并行地以许多不同频率(例如波长)频带进行光谱成像的装置(例如芯片级装置)的超光谱成像。

图1示出了根据本公开的耦接到与测量设备关联的散射体的波导的示例。在以下的具体实施方式和附图中，为了简化本公开，一些特征在单独示例(例如实施例)中集中在一起。这种陈述方式不解释为反映这样的目的：所公开的实施例需要比明确记载在本公开的权利要求中的特征更多的特征(例如，元件和/或限定)。相反地，如以下的权利要求反映的，本发明的主题可以需要少于单独公开示例的所有特征。因此，以下的权利要求特此合并到具体实施方式中，其中每个权利要求作为独立的实施例具有其自身的优点。

如本公开所描述的，包括通过模式干涉来分析光的装置和系统可以包括使用耦接到多个散射体的若干波导，其中多个散射体偏离若干波导中的每一个波导的中心。如本文中所描述的，在各个示例中，可以被配置为散射光的基本上相同或者不同的频率或者频率范围的散射体可以作为用于将这些特定频率(例如，光、能量和/或信号)发射到检测器(例如，发射到设计为收集这种光、能量和/或信号的测量设备)的下路滤波器。

如图1所示，耦接到与测量设备关联的散射体的波导100的示例包括被导向耦接到散射体124的波导114的输入光103，该输入光103可以包括来源于各种源的一系列频率和/或波长。如先前指示的，图1中示出的示例包括可选特征。在一些示例中，为了将输入光分为多个不同输入范围的光频率，可以包括粗频分选元件105(例如使用棱镜、阵列波长光栅(AWG)、中阶梯光栅等)，和/或可以包括聚焦透镜107，以针对耦接到散射体124的波导114精确地引导和/或集中(例如使用微透镜)所得到的输入光109。例如，所得到的输入光109(例如，在一些示例中，可以与初始输入光103相同)可以由联接到波导114(例如与其集成)的输入耦合器116收集。图1中示出的特征从侧视透视图中示出，而其它图中的特征可以从俯视透视图中示出。

在本公开的以下详细描述中，引用了形成本文一部分的并且通过例示示出了如何可以实践本公开的示例的附图。足够详细地描述这些示例，以使本领域普通技术人员能够实践本公开的示例，并且要理解的是，可以使用其它示例，在不脱离本公开的范围情况下可以进行处理、电学和/或结构变化。此外，如果合适的话，如本文中使用，“例如”和“作为示例”应该被理解为“作为示例但不作为限制”的缩写。

本文中的附图遵循编号规定，其中第一个数字对应于附图编号并且其余数字标识附图中的元件或者部件。不同图之间的相似元件或部件可以通过使用相似的数字来标识。例如，111可以指图1中的元件“11”，并且图2中类似的元件可以标记为211。在本文中的各个附图中所示出的元件可以增加、交换和/或删去，以便提供本公开的若干附加的示例。此外，在附图中提供的元件的比例和相对比例旨在示出本公开的示例并且不应该以限制的意义采用。

图1中示出的波导114可以由各种材料形成。例如，如本文中所描述的，可以使用第一材料来形成第一波导，可以使用与第一材料不同的第二材料来形成第二波导。可以选择和/或配置不同的材料，来例如保留和/或发射不同频率或者不同频率范围的光。这种材料的示例包括硅氮化物、硅碳化物和/或磷化镓等(例如在氧化硅上)，其允许可见和近红外的频率的光穿过。

在一些示例中，波导可以由基板112(例如由基本透明的材料形成)支撑。在各种示例中，基板112可以包括与波导114不同的折射率和/或反射率的若干层。在一些示例中，基板112可以与作为输入光103、109的滤波器的若干层电介质材料110(例如电介质叠层)相互作用(例如，在与支撑波导114的表面相对的表面上)。在一些示例中，电介质材料可以被放置在波导114与基板112之间。正因如此，在一些示例中，与支撑波导114的表面相对的表面可以与抗反射涂层(未示出)相互作用。

在各个示例中，与图1中示出的波导114集成的输入耦合器116可以是或者可以包括光栅耦合器。这种光栅耦合器可以具有这样一种光栅，该光栅具有用于入射光109的衍射和/或反射的预定间距、刻蚀角度和/或占空比，例如使得入射光109变为以预期方向沿波导114行进的光118。

在一些示例中，波导114可以与光栅滤波器120集成。这种光栅滤波器120可以配置为(例如以预定间距、刻蚀角度和/或占空比)用于沿波导114行进的光118的特定频率或者特定频率范围122的衍射和/或背向反射。例如，特定频率或者特定频率范围122可以相当于来自激光器(例如在SERS中使用的)的输出，激光器的输出频率在下游分析中是无关紧要的。正因如此，在一些示例中，特定频率或者特定频率范围122可从波导114中衍射和/或散射出去(例如，在以预期方向沿波导114行进的光118到达第一散射体之前)。

沿波导114行进的光118可以与多个散射体124相互作用。在图1中从侧视透视图示出多个散射体124，指示多个散射体124垂直地偏离(例如相对于基板、电介质层和/或另一个波导在该波导的上面和/或下面)并且基本上平行于波导114的中心轴(例如中心位置的纵轴)。然而，如从俯视透视图示出的其它图(例如图4)所示，多个散射体124可以横向地(例如水平地)偏离波导并且基本上平行于波导的中心轴(例如，多个散射体124中的一些或者全部可以位于图1所示的波导114的前面和/或后面)。

如本文中所描述的，波导可以配置为传输给定偏振的光的一个或者两个模式。例如，波导的物理特性(例如，高度和/或宽度尺寸，和/或形成波导的材料等其它特性)可以被选择为实现光的一个或者两个模式的输入和/或传输(例如以不同的群速度和/或相速度)。例如，传输两个模式的光的一个波导或者各自传输光的一个模式的两个相邻波导可在两个模式的光之间模式重叠的任何地方产生干涉(例如，基于两个模式之间的不同群速度和/或相速度)。该干涉产生相对于波导中的特定位置变化的空间拍频图样。空间拍频图样的周期(例如与空间频率逆相关)因为这两个模式之间的不同群速率而根据光的特定时间频率改变。

相当于空间拍频图样的强度和/或周期的信号126(例如光和/或能量)可以由例如沿波导114以规则间隔(例如空间频率)隔开的多个散射体124输出。在各个示例中，散射体可以被配置为弱散射体(例如，通过使用短光栅、特定材料和/或浅槽等可能)，弱散射体各自散射通过该散射体的位置的小部分空间拍频图样(例如少于1％的光和/或其能量)。正因如此，大部分的光强可以越过每个散射体的位置，以便按照散射体的顺序通过下一个散射体的位置。

在各个示例中，散射体可以被形成(例如由金属、塑料、陶瓷材料等形成)为光栅(例如具有预定间距、刻蚀角度和/或占空比)、延伸到波导中和/或从波导延伸出去的具有选择大小的点状体和/或突出(例如，包括诸如纳米粒子的金属粒子和/或诸如纳米线的金属线)、穿过波导壁的具有选择大小的穿孔和/或位于(例如刻蚀到)波导壁内和/或外中的凹槽等散射体配置。特定散射体进行散射的时间频率可以取决于与该特定散射体的物理结构有关的若干其它因素。例如，可以选择诸如散射体的直径、圆周长和/或厚度的因素、形成散射体中间的孔的直径比例和/或形成散射体的特定材料等因素，来确定该特定散射体散射光的频率。在一些示例中，特定散射体进行散射的频率可以用实验方法来确定，并且随后可以调整若干这些因素，来实现所选择的散射频率范围。

如果两个模式的干涉的空间频率比散射体的空间频率大，则由散射体检测和/或输出的信号混淆为较低的空间频率。当输入光(例如103、109)位于已知光谱带宽(如利用粗频分选元件105和/或作为输入光103、109的滤波器的电介质材料110所确定的)内时，混淆信号例如可以是可使用的。

因此，如本文中所描述的，多个散射体124中的每一个散射体可以被配置(例如选择)为散射相当于特定空间拍频图样的强度的信号强度(例如光和/或能量)126，该特定空间拍频图样存在于每个散射体的特定位置处沿波导114行进的光118中。例如，多个散射体124中的每一个散射体可以被配置为散射基本上相同的时间频率或者时间频率范围。

在各个示例中，这种发射的光、能量和/或信号126可以通过检测器128来收集，检测器128可以包括在被设计为收集这种光、能量和/或信号的测量设备129内。在各个示例中，测量设备129(例如电荷耦合器件(CCD))的单独检测器128(例如光敏传感器)可以与多个散射体124中的每一个散射体相互对准(例如具有与散射体基本上相同的空间频率)。

图2示出了根据本公开的耦接到散射体的多模波导的阵列的示例。如图2所示，从俯视透视图示出了多模波导230的阵列。多模波导230的阵列包括多个波导(例如多模波导235)。作为示例，图2中所示出的多个多模波导230是9个，然而，本公开不限于多模波导的阵列中的9个波导。也就是说，多模波导的阵列包括两个或更多个的若干波导，使得波导的数量是不受限制的(例如在一些示例中波导的数量可以大于100)。

在一些示例中，包括散射体230的多模波导可以连接到(例如集成到)单模输入波导234(例如被放置在多模波导235的一端或者一端附近)，以收集或者传输输入光。如本文中所描述的，在各个示例中，多模波导235可以被配置为支持输入光的单个模式到例如具有不同群速度和/或相速度(例如通过所选择的高度和/或宽度尺寸的改变和/或形成多模波导的材料等特性)光的两个模式的转换(例如输入和/或传输)。

例如，在各个示例中，输入波导(例如单模输入波导234)可以传输(例如通过所选择的高度和/或宽度尺寸的改变和/或形成输入波导的材料等特性的支持)来自单个源的光的单个模式。然而，当来自单模输入波导的光进入多模波导(例如多模波导235)时，光的单个模式可以投射在由多模波导支持的两个模式的特定相干叠加上。单模输入波导与多模波导之间的接头的选择配置可以使多模波导中的两个不同模式能够以可比较的振幅来激发，这可以增强通过两个模式的干涉产生的条纹图样的对比度。

如本文中所描述的，单模结构(例如波导)可以支持感兴趣的特定偏振(例如，横电或者横磁)的单模。此外，如本文中所描述的，多模结构(例如一个或者两个波导)可以支持感兴趣的特定偏振(例如，横电或者横磁)的两个模式。

在一些示例中，若干单模输入波导(例如单模输入波导234)可以与输入耦合器(例如被放置在单模输入波导234的一端或者一端附近的输入耦合器231)集成。例如，若干输入耦合器可以是被放置(例如集成)在每个单模输入波导的端部处用于收集(例如捕获)要被分析的光的光栅耦合器。这种光栅耦合器可以是这样一种光栅，该光栅具有用于入射光的衍射和/或反射的预定间距、刻蚀角度和/或占空比，使得入射光变为沿每一个波导以预期方向行进的光。图2中示出的光栅耦合器(例如输入耦合器231)被显示为其符号表示，并且不意在特定输入耦合器配置的限制性示例。

作为示例，图2中所示出的若干输入耦合器是9个，然而，本公开不限于波导的阵列中的9个输入耦合器。也就是说，如果波导的阵列具有例如任何光栅耦合器，则光栅耦合器的数量可以是从一个到输入波导的数量的任何数量，使得一些输入波导可以具有除光栅耦合器之外的输入耦合器，一些输入波导可以与若干其它输入波导共享光栅耦合器，或者每个输入波导可以与光栅耦合器集成等示例。在一些示例中，单模波导和/或多模波导可以具有较宽的过渡区来与输入耦合器集成，以提供用于使光子进入与入射光束在输入耦合器上的区域相比较窄的通道中的漏斗。

在各个示例中，阵列230中的多个多模波导中的每一个(例如多模波导235)具有与其关联的多个散射体(例如散射体236)。也就是说，例如，多个散射体236可以偏离多模波导236的中心并且基本上平行于多模波导236的中心轴。作为示例，图2中所示出的与每个多模波导关联的多个散射体是十一个，然而，本公开不限于与每个多模波导关联的十一个散射体。也就是说，与每个波导关联的多个散射体包括两个或更多个的任何数量的散射体，使得散射体的数量是不受限制的(例如在一些示例中散射体的数量可以大于100)。

发射的光、能量和/或信号的反向散射可以例如通过作为散射体的输出光栅的衍射和/或反射降低，使得光、能量和/或信号沿预期方向远离散射体(例如图1中的散射体124)例如朝着图1所示的测量设备129(例如CCD)的单独检测器128(例如光敏传感器)行进。

因此，输入耦合器、单模输入波导、多模波导和/或多个散射体的每种组合(例如输入耦合器231、单模输入波导234、多模波导235和/或多个散射体236)可以被配置为收集(例如捕获)和/或传输选择的特定的时间频率范围。此外，这种组合中的每一种可以被配置为发射选择的特定的时间频率范围的光、能量和/或信号，特定的时间频率范围相当于在每一散射体的特定位置处沿该波导存在于模式的干涉中的特定空间拍频图样的强度。正因如此，多个这种组合中的每一种可以被配置为收集和/或传输选择的不同的时间频率范围和/或发射选择的不同的时间频率范围的光、能量和/或信号。

因此，如图2所示，波导230的阵列可以被配置为分析例如输入光采样中的较大的频率范围。较大的频率范围可以被分析，这是因为输入耦合器、单模输入波导、多模波导和/或多个散射体的每一组合可以配置为收集和/或传输所选择的特定的时间频率范围和/或发射光、能量和/或信号的与那些所选择的频率范围不同的选择的特定的时间频率范围，与阵列中的其它波导关联的这种组合被配置为收集和/或传输和/或发射那些所选择的频率范围。

如刚才所描述的，可以构建“超光谱成像器”。例如，二维阵列可以具有100个输入耦合器(例如光栅耦合器)，以将输入光的不同的频率范围(例如从AWG)收集到例如100个波导中。这样的布置通过频带范围可以作为宽频带的超光谱成像器来操作。例如，可以通过输入耦合器(例如光栅耦合器)是被配置为收集宽频带还是收集窄频带、波导被配置为保留和/或传输什么模式等考虑，来确定频带的宽度。

作为替换例，输入耦合器、单模输入波导、多模波导和/或多个散射体的每一组合可以被配置为收集和/或传输和/或发射选择的基本上相同的时间频率范围(例如每个这种组合重复地配置)。例如，具有基本上相同地配置的输入耦合器、单模输入波导、多模波导和/或多个散射体的每种组合的波导230的阵列(例如诸如231的跨越宽度邻近放置的输入耦合器)在光、能量和/或信号的时间频率范围的输出中提供冗余。这种冗余可以在输入光的频谱的分析和/或结构中用于补偿例如通过多个散射体感测和/或发射(例如通过校准、后处理等)的光、能量和/或信号的随机变化。

具有跨越宽度邻近放置(例如与输入光的方向正交)的光输入(例如诸如231的输入耦合器)的阵列的波导230的阵列功能上可以具有与大型、常规的(例如自由空间)光谱仪相媲美的宽的“入射狭缝”。正因如此，可以实现增大的输入光“通量”。当光来源于空间扩展源时，增大的输入光通量可以是有用的。例如，空间扩展源可以是直径大于收集光学器件的衍射限制空间分辨率的光源，该衍射限制空间分辨率可以通过光的波长除以收集光学器件的数值的两倍来估计。

在一些示例中，输入光可以聚焦到输入耦合器(例如光栅耦合器)中，以提供不同光带的准直输入(例如通过棱镜和/或光栅等技术)。聚焦到每一输入耦合器中的带宽可以小于例如从散射体235发射的光、能量和/或信号所提供的自由光谱范围(FSR)。在一些示例中，FSR可以是所测量的干涉图样(例如包括通过散射体促成的混淆效应)重复的频率间隔。

在一些示例中，图2所示的多模波导235中的每一个可以是多模波导，该多模波导在各个示例中可以被配置为用于输入和/或传输具有不同群速度和/或相速率(例如通过高度和/或宽度尺寸的改变和/或形成波导的材料等特性)的光的两个模式。光的两个不同速度(例如空间频率)之间的干涉可以产生具有可区分的空间频率的拍频图样。如本文中所描述的，拍频图样可以通过以规则间隔(例如空间频率)隔开的散射体236混淆为较低的空间频率。正因如此，混淆为较低的空间频率的能量、光和/或信号可以由散射体235发射。

在各个示例中，混淆为较低的空间频率并且由散射体236发射的能量、光和/或信号可以通过例如诸如图1所示的测量设备129(例如CCD)的单独检测器128(例如光敏传感器)的单独检测器来收集。如本文中所描述的，这种混淆信号可以通过处理资源(例如使用傅里叶分析)来分析和/或校准，以确定用于例如识别(例如通过拉曼光谱法)输入光的特定源的特点特性(例如频谱)。

如本文中所描述的，通过包括散射体(例如散射体236)的单独直波导(例如多模波导235)可达到的分辨率可以通过Δv＝(c/L)/(n_g1-n_g2)来估计，其中Δv是分辨率、c是光速、L是波导的长度，(n_g1-n_g2)是光的两个模式的群折射率之间的差。例如，利用1厘米的L值和0.6的群折射率失配可得到的50千兆赫(GHz)的分辨率。使用“螺旋形(serpentine)”波导可以实现更高分辨率。

因此，如本文中所描述的，通过模式干涉分析光的系统的示例可以包括偏离并且基本上平行于若干波导(例如114、235)中的每一个的中心轴的多个散射体(例如124、236)，其中波导的数量被形成为支持(例如通过输入耦合器116、234，输入波导234、342，和/或波导114、232、344、454、455、564、774的物理特性)光(例如从单个源发射的(例如103))的两个模式。在各个示例中，光的两个模式之间的干涉可以通过由多个散射体(例如124、236)收集的信号(例如126)的发射而被混淆为较低频率。在一些示例中，该系统可以包括具有与多个散射体(例如124，236)对准的传感器(例如128)的电荷耦合器件(例如129)，以直接收集由多个散射体(例如124，236)发射的信号(例如126)。

在一些示例中，该系统可以包括形成二维阵列(例如230)的多个基本平行的波导(例如235)。在一些示例中，该系统可以包括用于将输入光(例如103)分为光频的多个不同输出范围的粗频分选元件(例如105)。例如，可以选择来自AWG的光频的特定输出范围，以输入到设置在图2所示的每一波导(例如单模波导234和/或多模波导235)的端部或端部附近的每一个输入耦合器231中。作为替换例，可以选择来自AWG的光频的不同输出范围，以输入到设置在图2所示的每一波导的端部或端部附近的每一个输入耦合器231中。

图3A-3B示出了根据本公开的包括散射体的多模波导的两个示例。如图3A所示，从俯视透视图示出了包括散射体的多模波导340的第一示例。作为示例，图3A所示的多模波导344中的多个散射体346是八个，然而，本公开不限于多模波导中的八个散射体。也就是说，多模波导可以包括两个或更多个的任何数量的散射体，使得散射体的数量是不受限制的(例如在一些示例中散射体的数量可以大于100)。

在一些示例中，包括散射体340的多模波导可以连接到(例如集成到)单模输入波导342(例如设置在多模波导344的端部或端部附近)，以收集和/或传输输入光343的单个模式。在各个示例中，多模波导344可以被配置为支持输入光的单模到具有不同群速度和/或相速度(例如通过选择的高度和/或宽度尺寸的改变和/或形成多模波导的材料等特性)的光的两个模式的转换(例如，输入和/或传输)。

图3A示出了多模波导344在各个示例中可以比输入波导342宽。在一些示例中，增加的宽度可以耦接为支持具有不同群速度和/或相速度的光的两个模式(例如转换和/或传输)。

在一些示例中，单模输入波导342和/或多模波导344可以由位于(例如一层)较低折射率材料(未示出)上的较高折射率材料形成(例如形成为层)。正因如此，多模波导344在z方向(基本上与图3A的平面垂直)上厚，相比之下，多模波导344可以在y方向(基本上与图3A的平面垂直)上较宽，使得由两个模式之间的干涉产生的条纹图样基本上定位在y方向。

在一些示例中，多模波导344可以具有基本上水平偏离多模波导344的中心轴(基本上沿例如图3A的平面中基本上与y方向垂直的的x方向)的多个散射体346。在各个示例中，偏离可以被选择为增强多模干涉图样被传送到测量设备的检测器的对比度。例如，当对应于两个激发波导模式的电场振幅在散射体的位置处可比较时，可以增强该对比度。具有可比较的振幅还可以有助于使波导中的两个模式的损耗可比较，这可以促进沿着波导的长度的干涉对比度。在一些示例中，多个散射体346可以被配置为贯穿多模波导的厚度延伸(例如在z方向上)。

在各个示例中，多模波导344可以被配置为传输光的两个模式(例如通过所选择的高度和/或宽度尺寸的变动和/或形成波导的材料等特性)。在一些示例中，第一模式可以具有顶点靠近波导的中心的横向电场强度分布，并且其在横平面中不具有节点(例如，在该节点处电场振幅交叉通过零)。第二模式可以具有单个节点靠近波导的中心并且在正和反方向上横向偏离的两个强度顶点的横向电场强度分布。当这两个模式利用可比较振幅来激发时，叠加场的强度分布由于多模空间干涉而可以横向地振荡。

在各个示例中，散射体346(例如如本文中所描述的弱散射体)可以沿着多模波导344以规则间隔(例如空间频率)隔开。正因如此，每一个散射体346可以散射通过散射体的位置的小部分的空间拍频图样。通过每一个散射体346散射的光、能量和/或信号的幅值可以依赖于由两个模式的干涉产生的条纹图样而改变。也就是说，由特定散射体所散射的光、能量和/或信号的幅值可以取决于散射体是否与由两个模式的干涉产生的条纹图样(例如空间拍频图样)的顶点或者最低点或者两者之间关联(交叉)。

例如，相对于与条纹图样的顶点不关联的散射体(例如348-1、348-N)，与条纹图样的顶点关联的散射体(例如347-1、347-2、347-N)可以散射(例如发射)光、能量和/或信号的增加的幅值。光，能量和/或信号的可检测的幅值是否由特定散射体散射例如可以取决于散射体多么靠近条纹图样的顶点和/或散射体的灵敏度等需要考虑的事项。

如果单色光被发送到波导中，则条纹图样可以根据简单的正弦图样乘以由于来自散射体的损耗以及其它波导损耗(例如材料吸收和/或来自侧壁粗糙度的散射等作用)而导致的衰减指数包络来振荡。如果光的多个频率输入到波导中，则条纹图样可以显示出更复杂的振荡图案和/或可以似乎衰减，但是不论是哪种情况，输入光的频谱可以根据条纹图样的傅里叶分析获得，假设输入光的带宽小于波导设备的FSR。

如图3B所示，根据侧视透视图示出了包括散射体的多模波导340的第二示例，使得方位轴顺时针旋转基本上90度。作为示例，图3B所示的多模波导344中的多个散射体346是八个，然而，本公开不限于多模波导中的八个散射体。也就是说，多模波导可以包括两个或更多个的任何数量的散射体，使得散射体的数量是不受限制的(例如在一些示例中散射体的数量可以大于100)。在一些示例中，输入波导342和/或多模波导344可以由基板(未示出)支撑，在各个示例中，基板由基本上透明材料形成和/或包括折射率和/或反射率不同于输入波导342和/或多模波导344的的折射率和/或反射率的若干层。

在各个示例中，多模波导344可以被配置为支持输入光的单个模式到例如具有不同群速度和/或相速度(例如通过所选择的高度和/或宽度尺寸的改变和/或形成多模波导的材料等特性)的光的两个模式的转换(例如输入和/或传输)。

图3B示出了多模波导344在各个示例中可以比输入波导342高。在一些示例中，增加的高度可以被耦接为支持(例如转换和/或传输)具有不同群速度和/或相速度的光的两个模式。

相比于多模波导344在y方向(基本上垂直于图3B的平面)上是厚的，多模波导344可以在z方向(基本上垂直于图3B的平面)上较高，使得由两个模式之间的干涉产生的条纹图样基本上定位在z方向上。在一些示例中，多模波导344可以具有基本上垂直偏离多模波导的中心轴(例如基本上在图3B的平面中基本垂直于z方向的x方向上)的多个散射体346。在各个示例中，偏离可以被选择为增强多模干涉图样被传送到测量设备的检测器的对比度。例如，当对应于两个激发波导模式的电场振幅在散射体的位置处可比较时，可以增强该对比度。具有可比较的振幅还可以有助于使波导中的两个模式的损耗可比较，这可以促进沿着波导的长度的干涉对比度。

在一些示例中，多模波导344可以具有附接到和/或嵌入多模波导344的上表面的多个散射体346。在一些示例中，多个散射体346可以被配置为贯穿和/或跨越多模波导的厚度(例如在y方向)。在各个示例中，如刚才所描述的，多个耦接的输入波导和/或多模波导可以沿着它们的长度邻近地设置(例如，使阻挡层设置在多个耦接的输入波导和/或多模波导之间)。

在各个示例中，多模波导344可以为光的两个模式的传输而配置(例如通过所选择的高度和/或宽度尺寸的变动和/或形成波导的材料等特性)。在一些示例中，第一模式可以具有顶点靠近波导的中心的横向电场强度分布，并且其在横向平面中不具有节点(例如，在该节点处电场振幅交叉通过零)。第二模式可以具有单个节点靠近波导的中心并且在正和反方向上横向偏离的两个强度顶点的横向电场强度分布。当这两个模式利用可比较振幅来激发时，叠加场的强度分布由于多模空间干涉而可以垂直振荡。

在各个示例中，多个散射体346可以垂直地偏离多模波导344的中心(例如以实现来自具有基本相同振幅的两个模式中的每一个的散射)。如本文中所描述的，高空间拍频(例如由较大群速度和/或相速度失配产生的)可以通过散射体混淆为较低的空间频率(例如，如以347-1、347-2、347-N示出的光、能量和/或信号所表示的)。

例如，如图1所示，高空间拍频(例如由较大群速度和/或相速度失配产生的)例如可能太快而不能通过测量设备(例如CCD)的单独检测器(例如光敏传感器)来有效地分析。

然而，通过散射体混淆的光、能量和/或信号的空间频率可以降低到通过测量设备的检测器可分析的范围。

为了实现散射体(例如在图3A和3B中所示出的散射体346)所散射(例如发射)的光、能量和/或信号的有效检测和/或分析，在各个示例中，散射体可以与测量设备的检测器对准。例如，图1中的所示出的测量设备129(例如CCD)的单独检测器128(例如光敏传感器)中的每一个被显示为与多个散射体124中的一个对准。

图4示出了根据本公开的将其间具有散射体的两个单模波导倏逝耦接的示例。如图4所示，根据俯视透视图示出了其间具有散射体的两个单模波导450。作为示例，在图4中所示出的设置在第一单模波导454和第二单模波导455之间的多个散射体456是七个，然而本公开不限于在两个波导之间的七个散射体。也就是说，在两个单模波导之间的多个散射体可以包括两个或更多个的任何数量的散射体，使得在两个单模波导之间的散射体的数量是不受限制的(例如在一些示例中，在两个单模波导之间的散射体的数量可以大于一百)。

在一些示例中，其间具有散射体的两个单模波导可以连接到(例如集成到)单模输入波导452(例如设置在第一单模波导454的端部或端部附近和/或在第二单模波导455的端部或端部附近)，以收集和/或传输输入光453。在一些示例中，波导452、454以及455都可被设计为在所感兴趣的频率范围上支持单横模(例如，每一波导可以支持单横向电偏振模和/或单横向磁偏振模)。在一些示例中，单模输入波导452可以包括较宽区域，以实现输入光453进入到第一单模波导454和/或第二单模波导455。这个较宽区域的长度可以被选定为增加与单模波导454和455的耦接效率，这可以由这个短区域(例如较宽区域可以是多模干涉耦合器)中的多模干涉产生。替换地和/或另外，Y形接头可以用于将从单模输入波导452输入的光分裂到单模波导454和455。

在各个示例中，第一单模波导454和第二单模波导455可以被配置为使得光的每一个模式具有不同群速度和/或速度(例如通过高度和/或宽度尺寸的变动等特性)。也就是说，第一单模波导454可以被配置用于传输这两个模式的第一模式，并且第二单模波导455可以被配置为用于传输这两个模式的第二模式。在一些示例中，第一单模波导454和第二单模波导455可以被配置为用于传输光的具有较大群速度差的两个模式(例如通过具有不同波导尺寸、通过使用用于形成两个波导中的每一个的不同材料和/或使用用于波导中的一个的光子晶体波导等潜在差异)，以针对给定波导长度实现增加的光谱仪频率分辨率。例如，如图4所示，第一单模波导454可以比第二单模波导455宽。

在各个示例中，散射体456(例如如本文中所描述的弱散射体)可以在第一单模波导454和第二单模波导455之间以规则间隔(例如空间频率)隔开。正因如此，每一个散射体348可以倏逝耦接，以散射在散射体和第一单模波导454和第二单模波导455的特定位置处出现的小部分光和/或能量。因此，条纹图样可以由通过第一单模波导454传输的模式和通过第二单模波导455传输的模式的倏逝耦合产生。在各个示例中，每一个散射体456可以被配置为：为了条纹图样对比度，散射来自第一单模波导454和第二单模波导455的振幅基本上相等的光、能量和/或信号，和/或基本上使沿着第一单模波导454和第二单模波导455中的每一个波导的长度的光、能量和/或信号的损耗均衡。

如本文中所描述的，在各个示例中，散射体可以被配置为用于降低发射的光、能量和/或信号的反向散射，和/或被配置为用于降低波导模式之间的交互耦合。在一些示例中，这种反向散射和/或交互耦合可以通过使用短光栅耦合器(例如具有几个周期)作为散射体和/或将散射体形成为镜面(例如通过45度倾斜的刻蚀等技术)来降低。

通过每一个散射体456散射的光、能量和/或信号的幅值可以取决于由通过第一单模波导454传输的模式和通过第二单模波导455传输的模式的倏逝耦合产生的两个模式的干涉产生的条纹图样来改变。也就是说，通过特定散射体散射的光、能量和/或信号的幅值可以取决于散射体是否与通过两个模式的干涉产生的条纹图样(例如空间拍频图样)的顶点或者最低点或者其间关联(例如交叉)。

例如，相对于与条纹图样的顶点不关联的散射体(例如458-1、458-N、459-1、459-N)，与条纹图样的顶点关联的散射体(例如457-1、457-2、457-N)可以散射(例如发射)幅值增加的光、能量和/或信号。由特定散射体散射的光、能量和/或信号的特定幅值例如可以取决于散射体多么靠近条纹图样的顶点和/或散射体的灵敏度等需要考虑的事项。例如，条纹图样可以相对稳定(例如固定在空间中)，使得条纹图样的参数可以在任意地长的积分时间下检测。

如本文中所描述的，高空间拍频(例如由较大群速度和/或相速度失配产生的)可以通过散射体混淆为较低的空间频率(例如，如以457-1、457-2、457-N、458-1、458-N、459-1、459-N所示的光、能量和/或信号所表示的)。例如，如图1所示，高空间拍频例如可能太快而不能通过测量设备(例如CCD)的单独检测器(例如光敏传感器)进行有效地分析。然而，通过散射体混淆的光、能量和/或信号的空间频率可以被降低到通过测量设备的检测器可分析的范围。在各个示例中，对特定干涉周期的校准可以通过处理资源而不是通过调整其间具有散射体的两个单模波导450的物理参数(例如调整散射体456的空间频率)来执行。

为了实现通过散射体(例如在图4中所示出的散射体456)所散射(例如发射)的光、能量和/或信号的有效检测和/或分辨，在各个示例中，散射体可以与测量设备的检测器对准。例如，图1中所示出的测量设备129(例如CCD)的单独检测器128(例如光敏传感器)中的每一个被示为与多个散射体124中的一个对准。

图5示出了根据本公开的将第一单模波导耦接到包括散射体的第二单模波导的共振耦接的示例。如图5所示，根据侧视透视图示出了第一单模波导和包括散射体的第二单模波导560。

在各个示例中，第一单模波导564形成在第一基板562上。在各个示例中，包括散射体567的第二单模波导566可以形成在形成于第一单模波导564和第二单模波导566之间的较低折射率和/或反射率的阻挡层565上。在一些示例中，利用硅上绝缘体(SOI)技术来执行波导、基板和/或阻挡层的分层。例如，单模波导可以被配置为具有较大群折射率失配(例如，第一单模波导564由氮化硅形成，第二单模波导566由非晶碳化硅形成等)。在各个示例中，第一基板562和/或阻挡层565可以由硅电介质(例如二氧化硅)形成。

输入光563可以通过第一单模波导564收集(例如捕获)。在各个示例中，第一单模波导564可以被配置为用于输入和/或传输具有单横电模式和/或单横磁模式的光(例如通过所选择的高度和/或宽度尺寸的变动和/或形成波导的材料等特性)。如本文中所描述的，第一单模波导564和耦接的第二单模波导566之间的振荡可以导致光、能量和/或信号(例如569-1、569-2、569-3、569-N、570-1、570-2、570-3、570-N)被散射体567散射(例如发射)。散射的光、能量和/或信号(例如569-1、569-2、569-3、569-N、570-1、570-2、570-3、570-N)的幅值可以对应于在特定散射体567的位置处第二单模波导566的空间振荡场强度。

在各个示例中，散射体可以与测量设备的检测器对准。例如测量设备529(例如CCD)的单独检测器528(例如光敏传感器)的每一个显示为与多个散射体567中的一个散射体对准。作为示例，图5中所示出的与多个单独检测器528对准的多个散射体567是七个，然而，本公开不限于七个散射体和/或七个对准的单独检测器。也就是说，与多个单独检测器对准的多个散射体可以包括两个或更多个的任何数量，使得与单独检测器对准的散射体的数量不受限制(例如，在一些示例中，与单独检测器对准的散射体的数量可以大于一百)。

如图5所示，光563输入到第一单模波导564中。光563可以通过第一单模波导564前进特定距离，直到第二单模波导566开始为止。在那点处，两个单模波导可以通过阻挡层565耦接。从第一单模波导564的开端到第二单模波导566开始的距离可以被选择为足够长，使得由于自由空间信号到波导中的不良的耦合而可能发射的任何非导波模式在多模区域568的开头之前消散为可忽略的强度(例如，在多模区域568的开头，第一单模波导564和第二单模波导的长度是共同延伸的)。

最初，光强度可以限制在第一单模波导564中，但是因为耦合，一些强度可以被传送至第二单模波导566。如果两个单模波导处于完美的谐振，该强度可以在一些传播长度后主要地传送到第二单模波导566，并且在另一个这种传播长度后，该强度可以主要地传回到第一单模波导564。也就是说，作为沿传播方向的位置的函数，该光强可以在两个单模波导之间来回地振荡。单模波导之间的耦接越强(例如，如受阻挡层565多薄的影响)，则该振荡可以越快速地出现。

当第二单模波导566与第一单模波导564耦接时，该组合与两个波导系统的两个不同模式相似(例如,如图4所示)。当两个波导处于谐振时，所合并的模式可以是两个模式的对称和反对称的线性组合。所合并的这两个模式之间的干涉使光在两个单模波导之间来回振荡。因此，如在本公开的其它示例中详述的，如图5中示出的，将第一单模波导共振地耦接到包括散射体560的第二单模波导通过多模干涉来操作。

第一单模波导564和第二单模波导566之间的耦接效率可以根据如图6所示的色散曲线来确定，图6示出了第一波导564的波数(k₁)和第二单模波导566的波数(k₂)对时间频率ω。两个单模波导之间的耦接可以通过具有与k₂线的“避免交叉”(如图6中的Ω所标记的)的k₁线来指示。避免交叉还可以表示例如在色散曲线上的两个不同的横电模式和/或横磁模式的避免交叉。耦接效率可以受阻挡层565的厚度影响。

如本文中所描述的，第一单模波导和包括散射体的第二单模波导560的配置可与该避免交叉“失谐”，其中空间拍频对于各个时间频率可能是不能区别的，无法实现分辨。可以限制这种失谐的程度，以便允许第一单模波导564和第二单模波导566之间的耦接。拍频周期可以随空间拍频非线性地改变，并且，在各个示例中，可以在后处理期间被校准。

当两个单模波导稍微超出谐振(例如，模式对于光的给定时间频率具有不同波数)时，一些强度可以从第一单模波导564传送到第二单模波导566，但是该传送可以是不完全的(例如，第二单模波导566中的强度可以在零和较小值之间振荡，而该强度主要保留在第一单模波导564中)。振荡的强度可以随着光的时间频率相对于两个波导完全耦接的频率(例如，波数对于两个波导是相等的时间频率和/或色散曲线相交的频率)的失谐连续地改变。

如本文中所描述的，通过第一单模波导和包括散射体的第二单模波导560可达到的分辨率可以通过ΔV＝√2×(c/L)/(n_g1-n_g2)来估计，其中ΔV是分辨率、c是光速、L是第一单模波导564和第二单模波导566的共同延伸距离568，并且(n_g1-n_g2)是第一单模波导564和第二单模波导566的群折射率之间的差。例如，利用0.6的(n_g1-n_g2)值和1厘米的L值可得到大约70GHz的分辨率。

图7示出了根据本公开的将第一单模波导耦接到包括散射体的第二单模波导的共振耦接的另一个示例。如图7所示，根据侧视透视图示出了第一单模波导和包括散射体的第二单模波导771。

在各个示例中，第一单模波导776可以形成在第一基板772和插入覆层775上。在一些示例中，如本文中所描述的，第一单模波导776可以由一种材料或者不同材料的组合(例如，氮化硅，碳化硅和/或磷化镓等)形成，覆层可以由具有较低折射率和/或反射率的材料(例如二氧化硅等)形成。在各个示例中，第一单模波导776可以具有形成在与基板772相对的表面上的阻挡层777。在各个示例中，基板772和/或阻挡层777可以由硅电介质(例如二氧化硅等)形成。在一些示例中，可以利用SOI技术来执行第一单模波导776、第一基板772和/或阻挡层777的分层。

在各个示例中，第二单模波导778可以形成在第二基板(未示出)上。第二单模波导778可以具有位于与阻挡层777相对的表面上的覆层784。在各个示例中，覆层784可以具有形成在其上的第一层786、第二层787以及第三层788。

在一些示例中，第三层788、第二层787、第一层786、覆层784以及第二单模波导778可以在第二基板上按照那个顺序外延生长。正因如此，第二基板可以倒转，并且第二单模波导778可以接合到阻挡层777(例如通过晶片接合技术等)。

第二单模波导778可以由一种材料或者不同材料的组合(例如，氮化硅、碳化硅和/或磷化镓等)形成。在一些示例中，两个单模波导可以被配置为具有较大群折射率失配(例如，第一单模波导776由氮化硅形成并且第二单模波导778由非晶碳化硅形成等)。

覆层784可以例如由氧化物半导体材料形成，该氧化物半导体材料也可以作为第一层786、第二层787以及第三层788的支撑(例如底切)层。第一层786、第二层787、以及第三层788可以由适合于形成p-i-n检测器的材料(例如适当地掺杂有n和p杂质的硅)形成。沟道可以形成为贯穿第一层786、第二层787以及第三层788(例如通过光刻法和/或湿法或者干法刻蚀技术等)，以在覆层784上以规则间隔形成p-i-n检测器789。

在各个示例中，第二单模波导778可以具有以规则间隔(例如空间频率)形成于与覆层784相对的表面上的散射体779。在一些示例中，散射体779可以是光栅(例如通过光刻法和/或湿法或者干法刻蚀技术等来形成)。在一些示例中，散射体779在接合到阻挡层777之前可以形成在第二单模波导778中。在各个示例中，沟道可以被形成为在移除第二基板之后或者在移除第二基板的同时形成p-i-n检测器789。

作为示例，图7中所示出的与多个单独p-i-n检测器789对准的多个散射体779是八个，然而，本公开不限于八个散射体和/或八个对准的单独p-i-n检测器。也就是说，与多个单独p-i-n检测器对准的多个散射体可以包括两个或更多个的任何数量，使得与单独检测器对准的散射体的数量不受限制(例如，在一些示例中，与单独p-i-n检测器对准的散射体的数量可以大于一百)。

散射体779的空间频率可以基本上与p-i-n检测器789的空间频率匹配。例如，散射体779可以被配置为具有用于使能量、光和/或信号沿预期方向衍射和/或反射的预定间距、刻蚀角度和/或占空比的光栅。正因如此，从每一光栅发出的能量、光和/或信号可以被引向特定的p-i-n检测器789。图7中所示出的第一单模波导和包括散射体771的第二单模波导从而与p-i-n检测器789集成。

输入光773可以由第一单模波导776收集(例如捕获)。在各个示例中，第一单模波导776可以为具有例如单横电模式和/或单横磁模式的光的输入和/或传输而配置(例如通过所选择的高度和/或宽度尺寸的变动，和/或形成波导的材料等特性)。如本文中所描述的，第一单模波导776和耦接的第二单模波导778之间的振荡可以导致光、能量和/或信号(例如780-1、780-2、780-3、780-N、782-1、782-2、782-3、782-N)被散射体779散射(例如发射)。如关于图5所描述的，散射的光、能量和/或信号(例如780-1、780-2、780-3、780-N、782-1、782-2、782-3、782-N)的幅值可以对应于在特定散射体779的位置处第二单模波导778的空间振荡场强度。

此外，由p-i-n检测器789输出的信号的幅值可以对应于由光栅发射的散射光、能量和/或信号(例如780-1、780-2、780-3、780-N、782-1、782-2、782-3、782-N)的幅值。在一些示例中，p-i-n检测器789信号可以被输出(例如通过电路)，以用于通过处理资源的分析。

因此，如本文中所描述的，用于通过模式干涉来分析光的装置可以包括若干波导(例如114、232、344、454、455、564、774)，以支持(例如通过所选择的输入耦合器116、234，输入波导342和/或波导114、232、344、454、455、564、774的物理特性)具有特定偏振的光(例如103、109、343、453、563、773)的两个模式。该装置可以包括偏离并且基本上平行于若干波导的每一个波导的中心轴的多个散射体(例如124、232、346、456、567、779)，其中多个散射体可以发射根据光的两个模式之间的干涉所收集的被混淆为较低频率的信号(例如126、347、457、458、459、569、570、780、782)。

在一些示例中，如本文中所描述的，该装置可以包括通过处理器执行的非瞬时计算机可读指令，以利用傅里叶分析通过分析根据由多个散射体(例如124、232、346、456、567、779)发射的信号(例如126、347、457、458、459、569、570、780、782)所确定的干涉图样来确定光(例如103、343、453、563、773)的频谱。在各个示例中，本文所描述的用于通过模式干涉来分析光的装置和系统可以合并到由光谱设备和/或系统执行的光谱分析中。

在各个示例中，偏离若干波导的每一个波导的中心轴可以表示水平偏离的散射体(例如，如图3A和4所示)和/或垂直偏离的散射体(例如，如图1、2、3B、5以及7所示)。此外，在各个示例中，偏离并且基本上平行于中心轴可以表示物理上连接到特定波导(例如，如图1、2、3A-3B、图5的566以及图7的778所示)的散射体、物理上未连接到特定波导但是在一个或多个波导的倏逝耦合距离的范围内的散射体(例如，如图4所示)和/或物理上连接到位于另一个波导(例如，如图5的564和图7的776所示)的谐振耦合距离内的特定波导(例如，如图5的566和图7的778所示)的散射体。

一些示例可以包括水平移置的两个波导(例如，如图4的454、455所示)的两个模式，这两个波导倏逝耦接到设置在其间的多个散射体(例如，如图4的456所示)。一些示例可以包括共振地耦接的垂直移置的两个波导(例如，如图5的564、566和图7的776、778所示)和基本上垂直偏离一个波导(例如，如图5的566和图7的778所示)的中心的多个散射体(例如，如图5的567和图7的779所示)。这种示例可以包括由多个散射体(例如，如图5的567和图7的779所示)发射的、基本上被引导远离另一个波导(例如，如图5的564和图7的774所示)的信号(例如，如图5的569、570和图7的780、782所示)。一些示例可以包括由多个散射体中的每一个散射体(例如，如图7的779所示)发射的、被引向单独p-i-n检测器(例如,如图7的789所示)的信号(例如，如图7的780、782所示)。

图8是示出了根据本公开的用于通过模式干涉分析光的装置的另一个示例的框图。如块892所示，该装置可以包括用于在多模区域中支持特定偏振的光的两个模式的若干波导。如块894所示，该装置还可以包括偏离该若干波导中的至少一个波导的中心的多个散射体。

在各个示例中，该装置可以包括单模输入波导(例如图2中的234、图3A-3B中的342、图4中的452、图5中的564以及图7中的776)，以收集从单个源发射的光的单模并且将光的单模输入到若干波导(例如图2中的235、图3A-3B中的344、图4中的454、455、图5中的564、566以及图7中的776、778)中，若干波导将多模区域(例如图5中的568)中的单模分离为光的两个模式。如本文中所描述的，两个模式可以通过由单模输入波导从单个源收集的光以确定的方式被支持。如本文中所描述的，多模区域是这样一种区域，在该区域中，特定偏振的光的两个模式可以干涉以产生相对于一个波导或者两个波导中的特定位置改变的空间拍频图样。

在一些示例中，若干波导可以包括一个多模波导(例如，图2中的235和图3A-3B中的344)来在多模区域中支持光的两个模式。在一些示例中，若干波导可以包括两个单模波导(例如，图4中的454、455，图5中的564、566以及图7中的776、778)来在多模区域中支持光的两个模式。一些示例可以包括用于将光输入到两个单模波导中的一个波导(例如，图5中的564和图7中的776)中的单模输入波导。一些示例可以包括用于将光输入到两个单模中的两者(例如，图4中的455)中的单模输入波导。

在一些示例中，如本文中所描述的，通过由多个散射体发射的信号的直接收集所获取的干涉图样可以利用傅里叶分析被变换成频谱。例如，如本文中所描述的，混淆的能量、光和/或信号由处理资源利用傅里叶分析而被分析和/或校准，以确定用于识别输入光的特定源(例如通过拉曼光谱法)的特性(例如频谱)。在各个示例中，该装置可以包括具有与多个散射体对准的传感器的电荷耦合器件，以收集由多个散射体发射的能量、光和/或信号。

本文中所描述的用于通过模式干涉来分析光的装置和系统可以被实施为基于芯片的设备(例如，使用半导体微技术)，该基于芯片的设备使用输入耦合器、波导、散射体和/或测量设备等的二维布局(例如用于芯片上光谱仪等应用)。例如，这种基于芯片的设备可以充当可以耦接到诸如CCD芯片的测量设备的复杂滤光器。这种组合可以采用大量并行输入并且生成可以针对每一输入计算频谱所依据的光谱图样，同时有效利用芯片上的空间。光输入可以以与输入光的入射方向正交的线性配置来布置(例如，作为常规光谱仪的入射狭缝的可替代布置)。在一些示例中，芯片上光栅(例如中阶梯光栅)可以作为粗频分选元件使用，以产生不同频率的独立频带，以输入到独立的波导中。例如，芯片上光栅可以占据比AWG小的区域和/或空间。替换地，芯片外部件(例如棱镜等)可以与用于粗频分选的成像透镜(例如图1中的107)结合一起使用。

本公开的示例可以包括用于通过模式干涉来分析光的装置和系统，装置和系统包括有助于制造和/或操作这些装置和/或系统的可执行指令和/或逻辑电路。如本文中所描述的，处理资源可以包括能够访问存储在存储器中的数据以执行成形、动作，功能等的一个或多个处理器。如本文中所使用的，“逻辑电路”是用于执行本文中所描述的成形、动作、功能等的可选或者附加的处理资源，与存储在存储器中并由处理器可执行的计算机可执行指令(例如软件、固件等)相反，其包括硬件(例如各种形式的晶体管逻辑电路、专用集成电路(ASIC)等)。

要理解的是，已经以说明性方式和未限制性的方式完成本文中给出的描述。尽管本文中已经示出并描述装置、系统、方法、计算装置以及指令的具体示例，但在不脱离本公开的精神和范围的情况下，其它等效的部件布置、指令和/或设备逻辑电路可以代替本文中给出的具体示例。

Claims

1.一种用于通过模式干涉来分析光的装置，包括：

若干波导，用于在多模区域中支持特定偏振的所述光的两个模式；和

多个散射体，偏离所述若干波导中的至少一个波导的中心。

2.如权利要求1所述的装置，包括单模输入波导，所述单模输入波导用于收集从单个源发出的所述光的单个模式并且将光的所述单个模式输入到所述若干波导中，所述若干波导在所述多模区域中将所述单个模式分离为所述光的所述两个模式。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述若干波导包括用于在所述多模区域中支持所述光的所述两个模式的一个多模波导。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述若干波导包括用于在所述多模区域中支持所述光的所述两个模式的两个单模波导。

5.如权利要求4所述的装置，其中单模输入波导将所述光输入到所述两个单模波导中的一个波导中。

6.如权利要求4所述的装置，其中单模输入波导将所述光输入到所述两个单模波导中的两者中。

7.如权利要求1所述的装置，包括具有与所述多个散射体对准的传感器的电荷耦合器件，以收集由所述多个散射体发射的信号。

8.一种用于通过模式干涉来分析光的装置，包括：

若干波导，用于支持具有特定偏振的所述光的两个模式；

多个散射体，偏离并且基本上平行于所述若干波导中的每一个波导的中心轴，其中所述多个散射体发射从所述光的所述两个模式之间的干涉收集的、被混淆为较低频率的信号。

9.如权利要求8所述的装置，包括由处理器执行的非瞬时计算机可读指令，所述非瞬时计算机可读指令用于利用傅里叶分析通过分析根据所述多个散射体发射的所述信号所确定的干涉图样，来确定所述光的频谱。

10.如权利要求8所述的装置，包括水平移置的两个波导的两个模式，所述两个波导倏逝耦接到设置在所述两个波导之间的多个散射体。

11.如权利要求8所述的装置，包括共振耦接的垂直移置的两个波导和基本上垂直偏离一个波导的中心的所述多个散射体，进一步包括由所述多个散射体发射的、被基本引导远离另一个波导的信号。

12.如权利要求11所述的装置，包括由所述多个散射体中的每一个散射体发射的、被引向单独p-i-n检测器的信号。

13.一种用于通过模式干涉来分析光的系统，包括：

多个散射体，偏离并且基本上平行于若干波导中的每一个波导的中心轴，其中所述若干波导被形成为支持所述光的两个模式，并且其中所述光的所述两个模式之间的干涉通过由所述多个散射体收集的信号的发射被混淆为较低频率；和

具有与所述多个散射体对准的传感器的电荷耦合器件，所述电荷耦合器件用于直接收集由所述多个散射体发射的信号。

14.如权利要求13所述的系统，包括用于形成二维阵列的多个基本平行的波导。

15.如权利要求13所述的系统，包括粗频分选元件，所述粗频分选元件用于将输入光分为多个不同的光学频率输出范围。