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导 读
光谱仪，作为物理、化学、生物、医学、材料、光电子等众多科学研究中关键的科研仪器，一直以来都是重要的基础研究工具。传统光谱仪采用精密而复杂的色散分光器件，其庞大的体积和高昂的制造成本已经无法满足现代科研和生产中对低成本、便捷和精确光谱分析的需求。光谱仪微型化是当前学术界和产业界研究的焦点之一。
近年来，基于光谱时空编码和数值重构的计算光谱测量技术引起了业界的广泛关注。然而，当前已报道的技术方案普遍依赖于光谱传感器复杂的架构设计以及先进材料技术和精密加工制造技术。此外，复杂而繁琐的光谱时空编码校准问题进一步阻碍了现有微型光谱仪研究的泛化应用。
近日，华中科技大学刘世元教授团队通过将“时间部分相干衍射光强相干模式分解”这一朴素的光学特性引入至光谱测量研究中，创造性提出并研制了一种部分相干衍射微型计算光谱仪，研究成果以“Ultra-simplified diffraction-based computational spectrometer”为题发表在Light: Science & Applications，并被选为期刊封面论文，陈创创博士生为论文第一作者，刘世元教授和谷洪刚教授为论文通讯作者。
图1：部分相干衍射计算光谱仪
图2：部分相干衍射计算光谱仪工作原理
图3：光谱测量实验 a. 多个窄带宽光谱测量；b. 3 nm光谱双峰分辨率测量；c. 复杂特征光谱测量；d. 5次光谱重复测量一致性验证。
该研究工作所展示的部分相干衍射微型计算光谱仪，凭借其极简极低成本的架构设计和出色的光谱测量性能，为微型光谱仪研究与应用提供了更多创新解决方案。目前，刘世元教授团队已成功完成微型光谱仪的原型仪器开发，有望在光谱测量领域迅速实现科研成果的转化应用。
论文信息
Chen, C., Gu, H. & Liu, S. Ultra-simplified diffraction-based computational spectrometer. Light Sci Appl 13, 9 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41377-023-01355-4
