光谱仪可根据物质的频谱响应或信号的频谱分布来鉴别物质，确定其化学组成和相对含量，广泛应用于天文学、化学、材料科学等领域。集成光谱仪由于具有超小的体积，可安装到手机等智能设备中，提供人体健康监测、食品安全筛查、环境污染检测等全新功能，受到了学术界和产业界的高度重视。但现有的集成光谱仪带宽和精度还难以满足实际应用需求，且由于具有较高的温度敏感性，集成光谱仪目前大都需要功耗较大的温度控制单元，严重制约了其应用场景。

近日，天元实验室研究团队提出并实现了一种基于计算式光谱分析的全新光谱仪芯片架构，通过设计全新的宽带滤波器（如图1），实现了超大的带宽-精度比值。同时，团队创新性地利用宽带滤波器对温度不敏感的特点，使该集成光谱仪在没有任何温度控制单元（即没有额外的功率消耗）的情况下，仅采用低成本的温度传感器，即可工作于10-70度的温度范围，如图2。该工作大幅提升了现有集成光谱仪的技术成熟度，推进了集成光谱仪的实用化进程。

该工作以“An integrated single-shot spectrometer with large bandwidth-resolution ratio and wide operation temperature range”为题发表于PhotoniX（影响因子16.8）。天元实验室潘时龙教授为通讯作者，李昂教授为第一作者，合作单位包括联合微电子中心和合肥工业大学。

图1 新型宽带滤波器结构图和实验测试图

图2 实验结果图

论文信息

A Li, C Wang, F Bao, W Fang, Y Liang, R Cheng, and S Pan, “An integrated single-shot spectrometer with large bandwidth-resolution ratio and wide operation temperature range,” PhotoniX, vol. 4, no. 1, 29 (2023). (https://link.springer.com/article/10.1186/s43074-023-00109-0)