砂砾大小光谱仪能进行实验室级分析

该芯片系统面积仅0.4平方毫米，兼具高灵敏度与强抗干扰能力，适合在低功耗、低成本条件下运行。 这种设计为开发真正集成化、实时高精光谱传感器提供了新路径。 研究摒弃了传统的空间光散射方法。新型芯片并未像传统光谱仪那样通过棱镜或光栅在空间上物理分离 不同颜色的光，而是仅集成16个彼此独立的硅探测器。每个探测器都经过专门设计，对入射光的响应略 有不同。这种工作方式好比给几个专用传感器调制一杯"混合饮料"，每个传感器各自"品尝"饮料的不同 成分，从而获得对整体光谱的编码信息。 研究的首个关键突破在于探测器结构设计。团队在硅光电二极管表面引入"光子俘获表面纹 理"（PTST），显著提升了近红外光的吸收效率，弥补了硅材料在该波段探测能力不足的问题，使芯片 覆盖可见光至近红外（约1100纳米）范围。此外，高速传感架构还使器件具备超快测量光子寿命的能 力。 破解这杯"饮料"配方的第二个关键在于人工智能（AI）。由于探测器输出的是被编码且含噪的信号，研 究人员训练了一个全连接神经网络，通过大量样本学习探测器信号与真实光谱之间的映射关系，成功解 决了光谱重构这一问题，实现约8纳米分辨率的光谱还原，并显著提升了系统的抗噪性能。 美 ...