小型光譜儀性能強大，或將開啓空間研究新篇

研究人員研發出了一種光譜儀，其應用涵蓋從疾病檢測到天文觀測等領域。

光譜儀已存在數世紀，但此款是具有變革意義的。

它極其精確，能夠以前所未有的精細程度測量光。

通過將光分解爲單獨的顏色，光譜儀能夠揭示從恆星到生物樣本等材料的組成信息。

加州大學聖克魯茲分校的研究人員已開發出這種小型光譜儀，其測量光的詳盡程度能與大很多的儀器相媲美。

該儀器能夠針對特定研究進行定製，這與那些更大、更昂貴的儀器不同。

在一次演示中，該設備精確測量的光波長可低至 0.05 納米——“這約比人類頭髮的寬度小 160 萬倍。”

有趣的是，這種光譜儀的分辨率與大 1000 倍的設備相當。

“這基本上跟一個大型、標準且昂貴的光譜儀一樣好。這着實令人印象深刻，而且極具競爭力，”該論文的資深作者霍爾格·施密特說道。

跟較大的光譜儀相比，微型光譜儀的性能往往較差，而且由於製造工藝複雜，生產成本或許會很高。

這種新型光譜儀利用芯片上的波導，按照顏色將光引導成特定的模式，由此克服了這些挑戰。

這種創新的方法把製造時間從數週縮減至數小時，還讓該設備的價格更親民。

來自芯片的數據由機器學習算法進行處理，此算法通過解釋光模式來創建高度準確且精確的圖像。

“和更復雜的芯片設計相比，這隻需要一個光刻掩模，這就讓製造變得更容易、更迅速了，”亞倫·霍金斯教授說道。

“具備一些基本能力的人能夠複製這個，並創建一個依照自身需求調整的類似設備，”霍金斯補充說。

研究人員覺得他們的技術有着廣泛的潛在用途，起初將重點放在天文學上。

他們的設備價格實惠，這能讓天文學家依據特定研究來對其進行定製，不像那些昂貴的大型儀器。

該團隊當下正在籌備把芯片集成到利克天文臺望遠鏡裡。

有意思的是，這項技術能夠爲系外行星大氣的構成以及微弱矮星系中暗物質的性質提供看法。

另外，該團隊正在對該系統進行優化，以便收集並把微弱的恆星和星系光線傳輸到小型化的光譜儀。

“在天文學領域，當你嘗試在望遠鏡上放置某物並讓光線穿過時，你總會發現新的挑戰——這比在實驗室中操作困難得多。這種合作的妙處在於，我們實際上擁有一臺望遠鏡，而且能夠嘗試在配備良好自適應光學系統的望遠鏡上部署這些設備，”研究人員之一凱文·邦迪說道。

除了天文學，研究人員預計其在醫學領域也有應用，例如癌症的熒光檢測和傳染病篩查。

研究結果發表在《APL Photonics》雜誌上。APL Photonics.