康涅狄格州纽黑文，科学家研发出了一种新型的内置 10 纳米厚、单可调黑磷光电探测器的超紧凑型中红外光谱仪，该产品具有用于传感、监视和光谱成像的片上设备的前景，该设备是耶鲁大学、巴伊兰大学(以色列)和国家材料科学研究所(日本)科学家合作的结果。
该光谱仪的有效面积仅为 9 × 16 µm 2。它可以测量 2 到 9 微米光谱范围内的光，并且是在工作波长范围内构建的。可以调整其黑磷光电探测器中的光-物质相互作用以捕获不同的光谱成分。
据研究人员称，大多数小型化光谱仪需要大量的光电检测元件来捕捉入射光的不同光谱成分并重建光谱。
耶鲁大学研究员 Shaofan Yuan 说：“这种光谱仪显示出优于传统分光光谱仪的优势，因为光不需要在空间上分成不同的部分，传统的光谱仪将光分成不同的波长。”
该设备利用一种算法，为其提供独特的光谱学习过程。研究人员利用光谱仪的波长标度和从可调黑体源光谱中学习到的与偏置相关的响应度矩阵，从相应的光响应向量中重建了未知光谱。
超紧凑的单探测器光谱仪有可能重建单色光和宽带光的光谱，并且不需要与笨重的干涉仪、光栅或红外激光器配对。它还可以通过电气方式重新配置。这些特性可以使超紧凑型单检测器光谱仪成为用于片上中红外光谱的非常合适且价格合理的选择. 其连续测量光谱信息的能力(尽管分辨率适中)可能使其在检测对汽车、无人机和卫星的潜在危害方面比红外摄像机更有效。超紧凑型光谱仪也可用于遥感。
Bar-Ilan 大学教授 Doron Naveh 说：“能够实现如此紧凑且高性能的光谱仪是非常令人兴奋的。我们希望这项工作中展示的同时利用硬件和软件进步的原则将导致医学、农业和食品质量控制方面的商业应用。”
该研究发表在Nature Photonics 上。