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徐州光引科技發(fā)展有限公司（以下簡稱“光引科技”）與劍橋大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的光學(xué)卷積光譜系統(tǒng)，突破了光譜儀微型化的關(guān)鍵瓶頸，有望讓可穿戴設(shè)備從“記錄型電子產(chǎn)品”升級為真正意義上的“個性化智能健康管家”。該成果4月15日發(fā)表于《自然·光子學(xué)》。

光引科技研發(fā)團(tuán)隊有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，在物質(zhì)分析與健康監(jiān)測領(lǐng)域，光譜儀如同科學(xué)家和醫(yī)生的“眼睛”，能精準(zhǔn)揭示物體的化學(xué)成分與含量。但傳統(tǒng)高性能光譜儀往往體積龐大、價格昂貴，且使用門檻高。如果能把這枚“光譜之眼”集成到一枚價格低廉的光芯片上，并實現(xiàn)對各種物質(zhì)成分的實時檢測，那精密光譜分析的應(yīng)用范圍將極大拓展。因此，光譜儀微型化是近年來學(xué)界業(yè)界努力的重要方向。蘋果公司此前長期攻關(guān)的無創(chuàng)血糖監(jiān)測設(shè)備，采用的正是這一技術(shù)路徑。

但微型光譜儀的研發(fā)存在性能、體積與成本的“不可能三角”難題。光引科技研發(fā)團(tuán)隊從底層數(shù)學(xué)原理出發(fā)，首次將卷積運算直接融入光學(xué)器件本身，提出了一類全新的卷積式光譜儀架構(gòu)。該設(shè)計契合微型化與系統(tǒng)級集成的需求，在保證結(jié)構(gòu)極簡、計算高效的同時，實現(xiàn)了光譜信息的高保真、高精度采集。該架構(gòu)把復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)集成到一個指甲蓋大小的模組內(nèi)，并能精準(zhǔn)“看透”從塑料、溶液、藥品乃至人體皮下組織等一系列復(fù)雜樣本中的關(guān)鍵成分。結(jié)合AI算法，該系統(tǒng)可實現(xiàn)秒級的實時分析。

這一系統(tǒng)整體成本僅為傳統(tǒng)臺式光譜儀的千分之一至萬分之一，最低可達(dá)百元級，具備大規(guī)模量產(chǎn)與普及應(yīng)用的顯著優(yōu)勢?！蹲匀?光子學(xué)》審稿人評價，該成果兼具原創(chuàng)性與性能優(yōu)勢，將微型光譜系統(tǒng)集成于可穿戴設(shè)備，實現(xiàn)生物標(biāo)志物實時監(jiān)測，具備重要經(jīng)濟(jì)效益。

上述負(fù)責(zé)人透露，目前，該技術(shù)已完成晶圓級規(guī)模流片，正推進(jìn)規(guī)模化封裝量產(chǎn)，預(yù)計一年內(nèi)推出商業(yè)化可穿戴產(chǎn)品，將廣泛應(yīng)用于健康管理、個護(hù)醫(yī)美、運動監(jiān)測等領(lǐng)域，重塑智能終端健康交互邏輯。