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高精度,！高分辨率,！新型微型光譜儀研制成功
2025年04月24日 11:25:06
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：8028
中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員陸衛(wèi),、李冠海、陳效雙團(tuán)隊(duì)，成功研制出基于非線性憶阻計(jì)算技術(shù)的新型微型光譜儀,，實(shí)現(xiàn)0.18 nm級波長精度與2 nm光譜分辨率,，為相關(guān)行業(yè)提供新的解決方案,。
近日，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員陸衛(wèi),、李冠海,、陳效雙團(tuán)隊(duì)，研制出基于非線性憶阻計(jì)算技術(shù)的新型微型光譜儀,，通過結(jié)合光子憶阻器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,，為解決光譜儀小型化與高性能難以兼容的行業(yè)難題提供新的解決方案，并為材料科學(xué),、工業(yè)檢測和智能傳感領(lǐng)域的發(fā)展提出新方向,。相關(guān)成果發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》（Light: Science & Applications）上,。
光譜分析技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)的重要表征手段,，在材料科學(xué),、工業(yè)檢測和光電傳感領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。近年來,，市場對兼具便攜性,、測量精度、高光譜分辨率與寬譜段響應(yīng)特性的光譜設(shè)備的需求激增,。然而,，傳統(tǒng)光譜儀受制于復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)，依賴空間色散元件構(gòu)建的長程傳播路徑,，與微型化發(fā)展趨勢形成結(jié)構(gòu)性矛盾，制約了集成化光譜設(shè)備的工程實(shí)現(xiàn),。
當(dāng)前,，微型化技術(shù)路線主要有兩種：一是通過光子晶體、超表面等亞波長結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光場調(diào)控,；二是利用微型干涉系統(tǒng)替代傳統(tǒng)色散式架構(gòu),。盡管上述技術(shù)縮小了設(shè)備體積，但微型化過程普遍伴隨著光譜分辨率降低,、動態(tài)范圍收窄和信噪比劣化等問題,。
針對以上問題，研究人員巧妙運(yùn)用了非線性憶阻計(jì)算技術(shù),，實(shí)現(xiàn)了多方面的顯著提升,。非線性憶阻作為一種具有特殊電學(xué)性能的器件，其獨(dú)特的記憶與存儲功能為光譜儀的創(chuàng)新提供了可能,。
研究人員利用鈀離子遷移實(shí)現(xiàn)光子憶阻器的動態(tài)能帶調(diào)制,，突破了傳統(tǒng)光響應(yīng)矩陣的線性限制。通過構(gòu)建深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建算法,，實(shí)現(xiàn)光譜特征的高精度解析,，在保持設(shè)備微型化的同時，實(shí)現(xiàn)0.18 nm級波長精度與2 nm光譜分辨率,，為智能光電子系統(tǒng)提供了可重構(gòu)光譜感知新路徑,，并有望推動微型光譜儀從靜態(tài)濾波向動態(tài)認(rèn)知的范式躍遷。
從應(yīng)用前景來看,，基于非線性憶阻計(jì)算技術(shù)的新型微型光譜儀具有廣闊的市場空間,。在航天航空領(lǐng)域，可以輕松搭載在衛(wèi)星,、飛行器等設(shè)備上,，對宇宙空間的環(huán)境進(jìn)行光譜分析,，為航天科學(xué)研究提供寶貴的數(shù)據(jù)。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,，可以實(shí)現(xiàn)對各種物體的快速光譜識別,，推動智能家居、智能交通等行業(yè)的發(fā)展,。此外,，在食品安全、農(nóng)業(yè),、地質(zhì)勘探等多個領(lǐng)域,，都將發(fā)揮重要的作用。
素材來源：上海技術(shù)物理研究所
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