光谱仪是分析物质成份、结构和含量的重要工具,在大气监测、水环境监测、食品安全检测、产品质量检测、化工分析、防化反恐、医学制药、空间探测、材料研发和生物研究等众多领域有着广泛应用。　　 现有的各种桌上型光谱仪利用分立元件对空间自由光束进行操控,体积较大、质量沉重、抗震性较差,性能易受环境影响,不适合携带和现场快速检测。随着微光机电系统(MOEMS)加工技术的出现和不断进步,微小型便携式光谱仪已成为当今国际社会在该领域中的研究热点,同时光谱仪的微型化也代表着下一代光谱仪的发展方向。微小型便携式光谱仪能够满足现场快速检测和航空航天探测的需求,具有更加广阔的应用前景和市场需求。　　 本文基于MOEMS加工技术、集成光波导电光调制技术、数字信号处理技术和光谱测量技术,提出并设计了一种基于集成光波导电光调制技术的傅里叶变换微光谱仪。该光谱仪是一种LiNbO3基集成光波导Mach-Zehnder干涉计时间调制型傅里叶变换微光谱仪。它使用静态的Mach-Zehnder干涉计代替了动态的Michelson干涉计结构,利用LiNbO3晶体的电光调制效应实现了线性扫描电压对干涉光程差的线性调制,通过对被调制的干涉光信号的一维离散傅里叶变换反演复原目标光谱。和已报导的大多数时间调制型硅基Michelson傅里叶变换微光谱仪不同,该微光谱仪不含运动部件,不需要提供高精度的动镜驱动系统；利用LiNbO3电光调制器的高速电光调制特性,缩短了干涉信号的调制周期,能够满足快速扫描的要求；使用MOEMS技术加工的微光谱仪芯片具有体积小、质量轻和加工工艺成熟的优点。　　 本文主要开展了对上述基于集成光波导电光调制技术的傅里叶变换微光谱仪的探索性研究。主要研究内容包括:　　 1.提出并设计了微光谱仪系统,并对与该微光谱仪系统相关的干涉光谱理论进行了介绍,得出对微光谱仪芯片输出光干涉信号进行一维离散傅里叶变换,可以反演复原目标光谱,分辨光谱谱峰位置的结论,同时还指出了降低复原光谱半高宽(FWHM),提高光谱率的方法。　　 2.对微光谱仪芯片各个组成部分进行了仿真设计。设计了三维LiNbO3光波导结构尺寸；确定了Y分支弯曲波导的形貌函数和尺寸参数；利用保角变换法对调制电极进行了仿真设计；从三层非对称金属覆层介质波导结构的导模本征方程入手,对波导型微偏振器进行了设计；最后对微光谱仪芯片的整体结构进行了优化设计,芯片有效利用长度达到48 mm,其中调制电极长度为35 mm,间距为10μm。　　 3.对微光谱仪芯片光MEMS工艺进行了设计与自主研制。完成了对LiNbO3基Mach-Zehnder干涉计阵列、推挽调制电极和波导型微偏振器的制作,并对芯片进行了端面研磨抛光和压焊。　　 4.对微光谱仪芯片进行了实验测试。搭建了光纤-光波导端面耦合实验平台；对微光谱仪芯片进行了静态实验测试；在可见光范围内,分别使用8种不同波长的单色光源激励导波光,使用幅值为±60 V的线性扫描电压对芯片输出光干涉信号进行调制,并同时对干涉信号进行对称双边采样,使用一维离散傅里叶变换,反演复原了光源光谱,达到了光谱谱峰位置识辨的目的。实验数据显示,在445 nm波长下,芯片半波调制电压Vx达到1.017 V,最大干涉光程差lm为26.25μm,复原光谱半高宽FWHM=9nm。同时,还指出了减小光谱半高宽FWHM,提高光谱分辨率的方法。