片上光谱仪

光谱仪用于分解和测量电磁波的谱信息，广泛应用于材料分析、天文观测以及生物医学成像等领域。传统台式光谱仪基于棱镜或光栅等空间色散元件，导致其结构尺寸较大，并对机械振动敏感，通常只能用于实验室环境。新型片上光谱仪有望克服这些缺陷。这类光谱仪基于集成光子回路，其中各类光学器件均由固态平面波导构成，因此可以实现芯片尺度的密集集成，并可以消除环境扰动的影响。片上光谱仪在智慧医疗、地质勘探以及片上实验室（Lab-on-a-chip）等领域具有应用价值，特别对于实现小型化、便携式，甚至可穿戴的智能传感设备具有重要使能意义。然而，目前已报道的片上光谱仪大多存在分辨率-带宽限制这一共性缺陷。具体来说，对于片上光谱仪，实现较高的分辨率需要较长的波导光程，而这往往会降低输出响应的自由光谱范围，进而影响工作带宽。虽然可以通过采用光子晶体微腔等特殊结构，在一定程度上扩展自由光谱范围，但是这类结构加工较为困难，并且调谐效率较低。目前尚无突破这一限制的通用解决方案。近日，香港中文大学电子工程学系曾汉奇研究小组，通过采用一种新颖的“光学分子”结构，结合计算重建方法，实现了一种同时具有高分辨率与大带宽的新型片上光谱仪。该成果以“Breaking the resolution-bandwidth limit of chip-scale spectrometry by harnessing a dispersion-engineered photonic molecule”为题发表于Light：Science & Applications.这一结构的基本组成是一对相同的可调谐微环谐振腔（图1a）。在热光调谐过程中，输入光谱被滤波采样，进而在输出端口生成包含谱信息的信号，最终通过计算重建方法将输入光谱还原（图1b）。此过程中，需要解决的核心问题是，如何分辨相隔自由光谱范围整数倍的波长通道。对于单谐振腔而言，各个自由光谱范围之内仅包含一个谐振模式，因此无法实现宽带谱重建。当一对谐振腔发生强耦合，各个谐振模式将劈裂为一个对称模式与一个反对称模式（图1c）。这一现象类似于双原子分子中存在的能级劈裂。值得注意的是，谐振模式的劈裂强度正比于谐振腔之间的耦合强度。因此，可以通过增强耦合强度的色散，使得“光学分子”谱线的劈裂强度随波长变化，并基于这一特征，识别位于不同自由光谱范围的波长通道。具体来说，当热光调谐经过一个自由光谱范围，各个波长通道对应的输出信号均包含一对尖峰；此时，即便对于相隔自由光谱范围整数倍的波长通道，其尖峰之间的间距仍然不同，因此不同波长通道得以去相关（图1d）。图1.“光学分子”片上光谱仪的工作原理。在该工作中，作者实验证实了40pm的谱线分辨率与100nm的工作带宽。同时利用单片集成滤波器生成测试光谱，实验验证了各类特征光谱的高精度重建。该工作的创新与亮点可以总结为：1.作者提出了一种完全区别于传统方案的片上光谱仪。不同于可调谐滤波器方案，这一设计不受自由光谱范围限制，因此得以保持高分辨率的同时，极大地扩展工作带宽。不同于计算“光斑”光谱仪，这一设计不依赖于复杂拓扑结构，具有结构简单、尺寸紧凑等优势。2.设计思路具有可扩展性。在满足特定条件情况下，可以进一步增加待分辨的自由光谱范围数目，进一步扩展工作带宽与通道容量，同时保证较低的功耗。3.该工作涉及的概念源于高品质微腔中一种极为常见的现象——模式劈裂。同时，结构完全基于集成光子回路中极为常见的单元器件——微环谐振腔。这使得这一方案具有加工简便、通用性强等优势。这一工作为新型片上光谱仪的研发提供了一种全新思路，同时对计算光谱学等研究方向具有启发意义，并可能用于单片集成的光谱传感系统。

近日，哈尔滨工业大学（深圳）徐科教授、宋清海教授课题组，提出一种基于像素编码的片上数字型超构透镜，因其灵活的设计自由度而具备强大的光场调控能力。该工作以折叠级联的方式构建了高度紧凑的色散元件，结合重构算法实现了片上集成的高分辨率光谱仪。文章提出的数字型超构透镜可显著提升面内光束聚焦、准直和偏转能力。所设计的级联折叠型超构透镜组能够很好地解决传统色散光谱仪尺寸和分辨率互为矛盾的问题。结合重构算法，该器件以100 μm ×100 μm的紧凑尺寸在近红外波段超过35 nm的波长范围内实现了0.14 nm的分辨率，并且可以完成任意光谱的重构和解析。该光谱仪完全通过标准硅光工艺制造，在系统级集成和CMOS兼容性方面具有优势。所提出的超构透镜结构还可移植到氮化硅或其他光子集成平台，以轻松扩展到可见光或中红外波长等波段，为成像、光学计算等其他应用提供有力的光场调控方案。该研究成果以“Folded digital meta-lenses for on-chip spectrometer”为题于2023年4月11日在线发表在《Nano Letters》上。随着物联网、消费电子等应用领域的不断发展，对光谱仪的小型化提出了更高的要求。近40年里，光谱仪的微型化技术经历了从基于分立器件技术到集成光学技术的发展，逐渐趋于低成本和片上集成化。近年来，受到自由空间超构表面波前调控的启发，基于超构波导的一些平面内衍射光网络正在成为片上光波操纵的有力工具。目前已报道的片上超构系统都是基于各单元长度不等的传输阵列，结构规则简单但设计自由度受限，导致系统集成度和功能的局限性。如何突破设计自由度的限制，是提升片上超构表面光场调控能力以及拓展应用的关键。借助超构表面强大的光学操控能力，有望突破传统片上光谱仪分辨率和器件尺寸相互制约的矛盾。为了解决设计自由度受限的问题，文章提出了一种基于像素编码的数字型超构表面。基本思想为求解超构表面目标相位分布。为降低算力消耗，我们将目标区域划分为多个单元，通过逆向设计对每个单元图案分别进行编码，在平面任意区域实现任意相位响应。与数字型超构波导在局部区域内的原位控制不同，本文提出的数字型超构表面可以整体操纵面内波衍射及其在整个平板区域内的传播。这种特性使该结构能够设计连续大相位梯度的高色散数字型超构透镜，允许光束在紧凑的尺寸内实现聚焦、准直和大角度弯曲等类似几何光学透镜的功能。具体设计原理如图1所示。图1. 基于数字型超构表面的超构透镜逆向设计原理。(a)超构透镜在1550 nm处的光弯曲 (θ=45°)和聚焦(f = 19.5 μm)的射线光学演示。(b)透镜的理想相位轮廓曲线(φ)，可视为45°弯曲相位曲线 (φ1)和聚焦相位曲线(φ2)的叠加。I:计算的绝对相位，II:对应的菲涅耳相位。(c)每个单元的优化器件图案和对应的理想相位曲线(φ)。(d) 计算出的理想相位掩模（黑色实线）与所设计超构透镜的模拟相位响应（红色虚线）之间的比较。(e)所设计单个超构透镜的模拟光场分布。(f)模拟超构透镜的焦点AI不同波长下沿x'轴的偏移。插图为不同波长下焦点的横截面光场分布图。要实现更高的波长分辨率，需要累积色差和增加光程。为了验证设计效果，本文设计并制备了一种基于五层折叠超构透镜的光谱仪，器件尺寸仅为100 μm×100 μm。该器件的模拟光场和实测结果如图2所示。图2(a)中的五层超构透镜功能不同，透镜I用于准直扩束输入光同时转折光路，透镜II-IV则承担着累积色散和波长分束的作用。受到读出波导间距的限制，此时该器件直接读出的分辨率约为1 nm (图2(d))。为了进一步提高光谱仪性能以及器件的制备容差，在色散分光的基础上引入了光谱重构算法。图2. 基于五层折叠超构透镜的光谱仪。(a)五层折叠超构透镜光谱仪在1550 nm处的模拟光场分布。(b)器件尺寸为100 μm×100 μm的光谱仪显微镜图像。插图:超构透镜和输出波导阵列的局部电镜图像。(c)器件实测的输出强度与输入波长的映射图。(d)两个相邻输出通道11和12的透射光谱，通道间距约为1 nm。(e)谱相关函数C(δλ)的半高半宽δλ为0.108 nm，与光谱仪的估计分辨率相对应。为了体现光谱仪的性能，构造了几种不同类型的预编程光谱来测试光谱仪的性能。重构光谱见图3。结果表明，结合重构算法后，该光谱仪的光谱分辨率提升至0.14 nm(图3(a))，整体工作带宽覆盖1530 nm-1565 nm，且性能在边带依旧保持稳定(图3(c))。此外，对于同时具有宽高斯背景和窄带单峰特征的复杂频谱(图3(d))，本文提出的片上光谱仪依旧能与商用光谱仪保持良好的一致性。图3. 使用基于五个折叠超构透镜的片上光谱仪进行光谱重建（实线表示重建光谱，虚线表示商用光谱仪测试结果）。(a)两条相隔约0.14 nm的窄光谱线的重建光谱。(b)距离约20.61 nm的双峰重建光谱。(c)在工作带宽上分别重建7处不同波长的窄带光谱。(d)宽带光源入射的重建光谱。此文提出的基于数字型超构透镜的片上光谱仪在超过35 nm的波长范围内实现了0.14 nm的分辨率。整体尺寸仅为100 μm ×100 μm，最小特征尺寸为120 nm，可通过标准硅光工艺大规模制造。该设计方案具有可移植性，使用氮化硅或其他集成平台，基于超构透镜的光谱仪可以扩展到可见光或中红外波长。目前器件的数据读出依赖于片外功率计，可以通过集成片上光电探测器阵列来改善。此外，片上数字型超构透镜作为一种功能强大的片上光场调控器件，在成像、光计算等领域也有应用潜力。

千呼万唤始出来：为教育而生，MiniPIX EDU掌上光子计数X射线探测器 产品介绍：MiniPIX EDU是一款以教育教学为使用目的而设计定价的小型X射线探测器。它把现代的辐射成像技术带进课堂，让学生可以探索围绕在我们身边却看不见的电离辐射世界，可以了解不同类型辐射的来源，观察这些放射性同位素是如何在自然界和建筑、城市、工业等人造环境中移动。美国宇航局（NASA）在太空中也使用了同样的技术来监测宇航员受到的太空辐射。MiniPIX-EDU可记录非常低的放射性强度，这种强度无处不在。学生可以记录到许多普通材料物体上的放射性强度，例如吸尘器里或口罩上的一点点花岗岩、灰尘或纸袋碎片；可以在白天观察空气中放射性物质的移动；寻找宇宙μ子并查看他们的方向；看看海拔高度如何影响辐射类型的存在；可以尝试搭配豁免源，并对其发出的辐射进行屏蔽；可以检查放射性衰变的规律；可以直接观察不同的辐射类型是如何与物质相互作用的，以及随后会发生什么。将MiniPIX EDU设备插入PC的USB端口，启动软件就可以开始使用了。也可搭配专为教学应用而研发的的RadView辐射可视化软件，迷人的电离粒子图像将立刻呈现在你面前。主要特点:专为教育教学设计，与传统的X射线探测器相比，具有更高的性价比 体积小巧，形似U盘 通过USB接口连接，笔记本电脑即可运行（支持Windows，MacOS or Linux） 人性化软件操作界面 主要参数:读出芯片Timepix像素大小55x55μm传感器分辨率256x256pixels一帧动态范围11082暗电流none接口USB2.0最大帧频55fps尺寸88.9x21x10mm重量30g工作模式:类型模式精度描述帧率（读取所有像素）Event13bit/frame 1 output image: Number of Events per pixel ToT13bit/frame 1 output image: Sum of all Energies deposited in given pixel (Time Over Threshold) ToA13bit/frame 1 output image: Time of arrival of first event in given pixel 典型应用:教育：运用现代辐射成像技术的课堂每种被探测到粒子的类型都以放大的形式被呈现。可以将最感兴趣的粒子轨迹保存到日志文件中，以供之后分析。在上图中我们可以看到，在过去几天的历史图表中显示了四个类型粒子的计数。不同类型的粒子会呈现不一样的神秘图案α粒子会产生较大的圆形斑点；β射线显示为狭窄的波浪线，像“蠕虫”；γ射线会产生小点或斑点；宇宙μ子观察到为长直线。你甚至可以观察到一些更为罕见的现象:δ电子，α和β粒子序列形成的抽象花，高能质子的轨迹… 技术平台:源自捷克技术大学实验及应用物理研究所的Advacam S.R.O.，致力于在多学科交叉业务领域提供硅传感器制造、微电子封装、辐射成像探测器和X射线成像解决方案。Advacam核心的技术特点是其X射线探测器（应用Timepix芯片）没有缝隙(No Gap)，因此在无损检测、生物医学、地质采矿、艺术及中子成像方面有极其突出的表现。Advacam同NASA（美国航空航天局）及ESA（欧洲航空航天局）保持很好的项目合作关系，其产品及方案也应用于航空航天领域。北京众星联恒科技有限公司为advacam公司在中国的独家授权代理，现可提供MiniPIX样机免费试用，如有需要，请联系我司工作人员预约时间。创新点：由捷克Advacam S.R.O.于2020年5月推出最新款掌上型X射线探测器MiniPIX EDU。与之前同系列产品项目，它的定位专门面向课堂，可以作为一款教学工具。是专为教育教学而设计定价的探测器。它把现代的辐射成像技术带进课堂，让高校，甚至是高中的学生得以探索围绕在我们身边的电离辐射世界，可以了解不同类型辐射的来源，观察这些放射性同位素是如何在自然界和建筑、城市、工业等人造环境中移动。它可以搭配advacam公司专为教学展示目的研发的RadView辐射软件，将电离粒子图像以可视化在线的方式呈现。这一用途，基本填补了国内这一领域的空白。MiniPIX EDU 掌上光子计数X射线探测器

近年来，研究人员和业内主要厂商已将研发重心转向微型化、便携式且低成本的光谱仪系统，使之可以在日常生活中实现现场、实时和原位光谱分析的许多新兴应用。然而，受到过度简化的光学设计和紧凑型架构的机械限制，微型光谱仪系统的实际光谱识别性能通常远低于台式光谱仪系统。如今，克服这些限制的一种策略便是在光子方法学中引入深度学习（DL）进行数据处理。据麦姆斯咨询报道，近日，美国纽约州立大学布法罗分校（University at Buffalo，the State University of New York）与沙特阿卜杜拉国王科技大学（King Abdullah University of Science & Technology）的联合科研团队在Nature Communications期刊上发表了以“Imaging-based intelligent spectrometer on a plasmonic rainbow chip”为主题的论文。该论文第一作者为Dylan Tua，通讯作者为甘巧强（Qiaoqiang Gan）教授。在这项研究工作中，研究人员开发了一种紧凑型等离子体“彩虹（rainbow）”芯片，能够实现快速、准确的双功能传感，其性能可在特定条件下超越传统的便携式光谱仪。其中的分光纳米结构由一维或二维的梯度金属光栅构成。该紧凑型等离子体光谱仪利用普通相机拍摄的单幅图像，即可精确地获得照明光源光谱的光谱信息和偏振信息。在经过适当训练的深度学习算法的辅助下，研究人员仅用单幅图像就能表征葡萄糖溶液在可见光光谱范围内的双峰和三峰窄带照明下的旋光色散（ORD）特性。该微型光谱仪具有与智能手机和芯片实验室（lab-on-a-chip）系统集成的潜力，为原位分析应用提供新的可能。研究人员利用彩虹捕获效应（rainbow trapping effect）来开发片上光谱仪系统。图1展示了该研究工作所提出的片上光谱仪和一维彩虹芯片的设计原理。如图1a所示，该光谱仪利用等离子体啁啾光栅实现分光功能。这种表面光栅几何形状的逐渐变化，导致了局部等离子体共振的空间调谐（即为光捕获“彩虹”存储）。如图1b所示，研究人员采用聚焦离子束铣削技术，在300 nm的银（Ag）薄膜上制备了啁啾光栅。当白光垂直入射时，通过简单的反射显微镜系统（如图1c），就可以观察到明显的“彩虹”色图像，如图1d的顶部所示，该现象源于光栅引发的等离子体共振。图1 片上光谱仪的等离子体啁啾光栅根据这些空间模式图像，可以建立共振模式与入射波长一一对应的关系，这是片上光谱仪的基础。因此，研究人员探讨了该光谱仪对任意光谱特征的空间分辨能力。通过深度学习辅助的数据处理和重建方法，研究人员利用这种分光功能可以构建用于光学集成的智能化、微型化光谱仪平台。具体而言，研究人员提出了基于深度学习的智能彩虹等离子体光谱仪概念，并构建了带有等离子体啁啾光栅的光谱仪示例，如图2所示。该光谱仪利用深度神经网络预测了所测量的共振模式图像中的未知入射光光谱，而无需使用传统的线性响应函数模型。实验中的光谱仪架构如图2a所示。智能光谱仪主要由三部分构成：空间模式、预训练神经网络以及对应的波长。图2 基于深度学习的数据重建光谱分辨率是评价传统光谱仪性能的重要参数之一。因此，研究人员对该光谱仪的分辨率做了详细测试，测试结果如图3所示。图3 智能等离子体光谱仪的分辨率以上初步测试数据表明，智能彩虹芯片光谱仪具有实现高分辨率光谱分析的潜力，其性能可与传统台式光谱仪相媲美。随后，研究人员将一维光栅扩展到二维，以利用紧凑型智能等离子体光谱仪实现偏振光谱的测定，其性能超越了传统的光学光谱仪系统。同时，研究人员展示了等离子体彩虹芯片光谱仪可以引入简化、紧凑且智能的光谱偏振系统，具有准确且快速的光谱分析能力。图4a为具有梯度几何参数的二维光栅。图4 用于测定偏振光谱的二维啁啾光栅接着，研究人员利用该二维偏振光谱仪芯片对旋光色散进行了简单而智能的表征。图5a为传统的旋光色散系统测量由物质引起的旋光度随入射波长的函数变化。最后，研究人员展示了将二维光栅作为光谱偏振系统，并介绍了用于葡萄糖传感应用的示例。图5 更简单、准确且智能的光谱偏振分析综上所述，本研究中提出了一种集成了片上彩虹捕获效应与紧凑型光学成像系统的智能芯片级光谱仪。研究结果表明，该等离子体芯片可以在可见光光谱（470 nm - 740 nm）范围内区分不同的照明峰值。该芯片充分利用其波长敏感结构，能够根据照明光谱峰值显示不同的等离子体共振模式。随后将芯片扩展到二维结构，共振模式的复杂性增加，从而在入射光偏振方面提供更多信息。通过使用片上共振模式的空间和强度分布图像来训练深度学习算法，研究人员在同一系统内分别实现了光谱分析和偏振分析。随后，研究人员利用一种将旋光引入透射光的手性物质（即葡萄糖），证明了所提出光谱仪在旋光色散传感方面的可行性，旋光色散是一种有助于手性物质检测和定量的偏振特异性特征。深度学习模型的分析表明，该算法能够基于等离子体芯片的共振模式准确预测葡萄糖引入的旋光。即使在分析多峰照明下的共振模式时，这种性能也得到了保留。这种由深度学习支持的基于图像的光谱仪能够通过利用纳米光子平台的单幅图像同时进行光谱分析和偏振分析。因此，该光谱仪标志着在单一紧凑型且轻量化设计中实现了高性能的光谱偏振分析，为深度光学和光子学在医疗保健监测、食品安全传感、环境污染检测、药物滥用传感以及法医分析等领域的应用赋能。这项研究获得了沙特阿卜杜拉国王科技大学物理科学与工程部的科研基金（BAS/1/1415-01-01）和NTGC-AI项目（REI/1/5232-01-01）的资助和支持。

为教育而生，MiniPIX EDU掌上光子计数X射线探测器Advacam公司现特别推出新品MiniPIX EDU,它是一款以教育教学为使用目的而设计定价的小型X射线探测器。它把现代的辐射成像技术带进课堂，让学生可以探索围绕在我们身边却看不见的电离辐射世界，可以了解不同类型辐射的来源，观察这些放射性同位素是如何在自然界和建筑、城市、工业等人造环境中移动。美国宇航局（NASA）在太空中也使用了同样的技术来监测宇航员受到的太空辐射。MiniPIX-EDU可记录非常低的放射性强度，这种强度无处不在。学生可以记录到许多普通材料物体上的放射性强度，例如吸尘器里或口罩上的一点点花岗岩、灰尘或纸袋碎片；可以在白天观察空气中放射性物质的移动；寻找宇宙μ子并查看他们的方向；看看海拔高度如何影响辐射类型的存在；可以尝试搭配豁免源，并对其发出的辐射进行屏蔽；可以检查放射性衰变的规律；可以直接观察不同的辐射类型是如何与物质相互作用的，以及随后会发生什么。将MiniPIX EDU设备插入PC的USB端口，启动软件就可以开始使用了。也可搭配专用的RadView辐射可视化软件，迷人的电离粒子图像将立刻呈现在你面前。主要特点:专为教育教学设计，与传统的X射线探测器相比，具有更高的性价比；体积小巧，形似U盘；通过USB接口连接，笔记本电脑即可运行（支持Windows，MacOS or Linux）；人性化软件操作界面主要参数:读出芯片Timepix像素大小:55x55μm传感器分辨率:256x256pixels一帧动态范围:11082暗电流:none接口:USB2.0最大帧频:55fps尺寸:88.9x21x10mm重量:30g工作模式:类型模式精度描述 帧率（读取所有像素）Event13bit/frame 1 output image: Number of Events per pixel ToT13bit/frame 1 output image: Sum of all Energies deposited in given pixel (Time Over Threshold) ToA13bit/frame 1 output image: Time of arrival of first event in given pixel 典型应用:教育：运用现代辐射成像技术的课堂每种被探测到粒子的类型都以放大的形式被呈现。可以将最感兴趣的粒子轨迹保存到日志文件中，以供之后分析。在上图中我们可以看到，在过去几天的历史图表中显示了四个类型粒子的计数。不同类型的粒子会呈现不一样的神秘图案α粒子会产生较大的圆形斑点；β射线显示为狭窄的波浪线，像“蠕虫”；γ射线会产生小点或斑点；宇宙μ子观察到为长直线。你甚至可以观察到一些更为罕见的现象:δ电子，α和β粒子序列形成的抽象花，高能质子的轨迹̷技术平台:源自捷克技术大学实验及应用物理研究所的Advacam S.R.O.，致力于在多学科交叉业务领域提供硅传感器制造、微电子封装、辐射成像探测器和X射线成像解决方案。Advacam核心的技术特点是其X射线探测器（应用Timepix芯片）没有缝隙(No Gap)，因此在无损检测、生物医学、地质采矿、艺术及中子成像方面有极其突出的表现。Advacam同NASA（美国航空航天局）及ESA（欧洲航空航天局）保持很好的项目合作关系，其产品及方案也应用于航空航天领域。

近日，清华大学电子系黄翊东、崔开宇团队以「Deep-learning-based on-chip rapid spectral imaging with high spatial resolution」¹为题在Chip上发表研究论文，提出将深度展开神经网络ADMM-net与基于自由形状的超表面光谱成像芯片相结合，实现了高空间分辨率的片上快速光谱成像，并消除了光谱图像的马赛克现象。光谱成像扩展了传统彩色相机的概念，可以在多个光谱通道捕获图像，在遥感、精准农业、生物医学、环境监测和天文学等领域得到了广泛应用。传统的基于扫描方式的光谱相机存在采集速度慢、体积大、成本高等问题。基于超表面宽带调制和计算光谱重建的片上光谱成像为实现消费级的便携式光谱相机提供了一种很有前景的方案。图1展示了超表面光谱成像芯片的基本结构，由硅基超表面层和带有微透镜的CMOS图像传感器组成，超表面层包含了360 × 440个超表面单元，每个超表面单元对应于成像空间中的一点，入射光经过每个超表面单元的频谱调制后被下方的传感器像素所探测。任一点处的光谱可以由该点附近的若干个光强探测值重建得到，重建过程对应于求解一个欠定线性方程组。现有的光谱图像重建算法需要通过逐点光谱重建来得到整个数据立方，存在计算耗时长和重建图像存在马赛克现象的问题。图1 | 超表面光谱成像芯片的结构示意图由于不同的超表面单元具有不同的光谱调制特性，整个超表面光谱成像芯片在不同波长下具有不同的空间调制特性，因此本文受启发于编码孔径快照式光谱成像算法，采用深度展开神经网络ADMM-net²进行光谱图像的快速重建，其基本架构如图2所示。网络包含K=12个阶段，每个阶段都包含线性变换W()和降噪卷积神经网络（通常采用U-net结构）两部分。网络的输入是包含所有超表面单元光谱调制特性的传感矩阵Φ和测量图像y，输出为重建的光谱图像数据立方。图2 | 深度展开神经网络ADMM-net的基本架构图3展示了利用超表面光谱成像芯片对标准色卡进行实际成像测量后，采用不同算法重建数据立方的结果。从RGB伪彩色图中可以看出，ADMM-net的图像细节重建效果显著优于采用传统的CVX算法进行逐点光谱重建的结果，有效消除了图像的马赛克现象。并且，相比于传统迭代算法GAP-TV³和端到端神经网络λ-net⁴的重建结果，ADMM-net的光谱重建准确性也更优。此外，采用ADMM-net进行单次重建仅需18毫秒，而逐点光谱重建则需要4854秒，本工作在重建速度上实现了约5个数量级的提升。图3 | 对标准色卡进行实际成像测量后，利用不同算法进行光谱图像重建的结果进一步，本工作利用ADMM-net实现了对户外驾驶场景的实时光谱成像，如图4所示，光谱成像速率达到约36帧/秒。从RGB伪彩色图中可见，车辆的色彩重建准确性较好；并且，从第20、100帧图像中的采样点A和B的重建光谱来看，天空和白色车辆的光谱具有明显的差异，有望解决自动驾驶场景中的同色异谱识别问题，避免相撞事故的发生。此外，具有视频帧率的高空间分辨快速光谱成像，也展示出实时光谱成像芯片在机器视觉领域的巨大应用潜力。图4 | 户外驾驶场景的实时光谱成像结果

近期，中国科学院上海光机所空间激光信息传输与探测技术重点实验室研究团队联合张江实验室提出光反馈强度可调的自注入锁定窄线宽可调谐片上激光器，理论及实验研究了不同光反馈强度下激光器动态演变过程，表明优化光反馈强度可以有效提升自注入锁定的稳定性、优化噪声抑制效果、扩展锁定调谐范围。相关研究成果以“A Self-Injection Locked Laser Based on High-Q Micro-Ring Resonator with Adjustable Feedback”为题发表于Journal of Lightwave Technology。目前，硅基光电子芯片系统级集成迅速发展，在相干激光通信、相干探测激光雷达、精密计量传感、光计算等应用场景中扮演着重要角色，芯片系统级集成对前端低噪声激光光源的体积、重量、功耗同样提出了严格要求。高品质因子氮化硅微环谐振腔可提供积累的背向瑞利散射光反馈，将其与分布式反馈半导体激光器进行混合集成可获得高集成度的自注入锁定片上窄线宽光源。但由于反馈回激光器的背向瑞利散射强度与微环谐振腔波导加工工艺以及芯片间耦合封装损耗相关，通常强度较低且难以精确调控，自注入锁定片上激光器存在稳定性不高、调谐范围受限的问题。 　　研究团队提出一种基于高Q值微环谐振腔的光反馈强度可调片上自注入锁定窄线宽激光器(如图1所示)，通过引入由马赫曾德尔干涉仪和萨格纳克环形镜构成的反射率可调后腔镜，通过调节MZI两臂相位差调整反馈光强，在保证输出激光频率处于微环谐振腔谐振中心的同时，解决了微环谐振腔光反馈强度不可控的难题。反馈光强度经过优化的自注入锁定激光器具有更低的频率噪声和更大的锁定带宽，本征线宽压低至60 Hz,锁定调谐范围拓展到6.3 GHz(如图2、图3所示)。相关工作在FMCW激光雷达、高精度光纤传感等相干探测和精密计量领域具有重要的应用价值。图 1. 混合集成自注入锁定窄线宽激光器结构示意图、封装成品图 2. 不同光反馈强度下激光器频率噪声、线宽测试结果。(a)激光器频率噪声功率谱密度；(b) 激光器本征线宽、1ms 积分线宽图 3. 优化光反馈强度前后激光器调谐范围对比。(a) 后反射腔镜反射率为 0% 时调频结果；(c) 后反射腔镜反射率为 32% 时调频结果

随着高度集成化的纳米光子器件的发展，人们开始追求在更小空间尺度（如纳米尺寸）、更快时间尺度（如飞秒尺度）上灵活操纵片上光信号的方法。通过在纳米空间尺度和飞秒时间尺度上对光信号的操纵，不仅能够为光与物质相互作用的超快动力学过程研究提供新方法、新思路，还能为超高时空分辨的光学探测和成像，以及片上超快光信号处理、传输、精密波前调控和光谱测量提供有效的研究平台，因此在光子芯片器件、量子信息处理、光子神经网络与人工智能、超快光学波前测量等领域具有广泛应用前景。在空间尺度方面，近年来人们通过研究超材料、超表面等人工微纳结构来精确调控光波前，已经能够在纳米空间尺度上自由控制光信号的传播特性，例如让光信号沿着艾里光束的抛物线轨迹进行传播，应用于显微成像、光镊、光通信等领域。在时间尺度方面，传统的动态调控设备（如空间光调制器SLM）和动态调控材料（如电光材料）受制于材料的响应速度，难以达到飞秒量级。而随着飞秒激光脉冲整形技术的发展，频域调控逐渐成为超快时域调控的主要手段。将飞秒脉冲频域调控方法与人工微纳结构相结合，就有望实现极小时空尺度（飞秒时间尺度、纳米空间尺度）下的光场产生和调控，创造出很多新颖的时空光场并拓展新应用。深圳大学的袁小聪、闵长俊教授团队将脉冲频域调控与纳米结构空间调控相结合，提出了基于时空傅里叶变换(FT)的片上光脉冲调控方法，可用来操纵片上光脉冲的时空传播轨迹，让脉冲在不同时刻展现出不同的传播特性，从而使得极小时空尺度下的光场时空特性操控成为可能。FT作为一种常用的数学工具，已经被广泛应用于光学相关的应用中，如白光的光谱测量、脉冲整形和全息等。该团队研究发现，通过片上纳米聚焦结构调控空间域FT，可实现光场空间分布的构建；再通过光的色散效应来调控时域FT，可实现飞秒脉冲时域上的波前整形；最后将时空FT结合就有望同步调控飞秒脉冲传播的时空特性。为了验证这个方法，该团队以金属表面传播的表面等离激元(SPP)作为例子，理论研究了时空FT方法对飞秒SPP脉冲时空传播轨迹的调控效果。SPP作为一种可以突破光学衍射极限的光学表面波，不仅可以提供纳米尺度的空间分辨，还能够极大增强局域电磁场，因此被广泛应用于片上光子器件、光存储、光学传感、光镊、拉曼增强等领域。而由飞秒激光激发的飞秒SPP脉冲，同时具备纳米尺度的空间分辨能力与飞秒尺度的时间分辨能力，在极小时空尺度下的光场调控，以及光与物质相互作用的研究中具有重要价值。该团队基于金属膜上时空FT纳米结构的设计和入射光色散的调制，成功展示了多种新颖的时空光学效应，包括：将传统SPP聚焦形成的单个焦点逐步弯曲，形成一个环形分布的时空焦点；产生SPP-Airy脉冲并灵活控制其在不同时刻的传播方向，形成S形的时空传播路径（图1）。图1 时空傅里叶变换结构激发和调控飞秒SPP脉冲传播的示意图与传统片上光学调控方法只能调控空间、时间其中一个维度相比，这种时空FT方法提升了光脉冲调控的自由度，尤其在时域方面提供了更加出色的调控效果，为超快片上光学信息处理提供了新思路，在超快光子调控器件等领域有重要应用价值。

PbS胶体量子点(CQDs)由于具有带隙宽、可调谐以及溶液可加工性强等优点，已广泛应用于气体传感、太阳能电池、红外成像、光电探测以及片上光源的集成光子器件中。然而PbS CQDs普遍存在发射效率低和辐射方向性差的问题，因此科学家们尝试利用半导体等离子体纳米晶或全介质纳米谐振腔来增强PbS CQDs的近红外荧光发射，使其成为更高效、更快的量子发射器。但是普遍存在光场限制能力弱，Q值低的问题。 　　针对这些问题，近日中国科学院上海微系统与信息技术研究所武爱民研究员团队与浙江大学金毅副教授团队合作在Nanophotonics发表最新文章，将BIC引入到PbS CQDs发光应用中，提出了一种支持对称保护BIC的硅超表面通过激发相邻的高Q泄露导波模式来增强室温下PbS CQDs的自发辐射的方案，实现了硅基量子点近红外片上发光。 　　该超表面由亚波长尺寸的硅棒周期性排列而成(图1a)，结构具有各向异性且与偏振相关。其反射率是入射光角度和波长的函数，当TE偏振激发时，对称保护型BIC会出现在布里渊区的Γ点处(图1b)，对应的电场分布如图1c所示。基于洛伦兹拟合方法分别从仿真和实验反射谱中提取出Q值曲线(图1d)，两者趋势一致，且激发的高Q导波模式可以有效的增强量子点的发射。由图1e的实验结果可以看出，制备的超表面使包覆的PbS CQDs的荧光辐射显著增强，并且在波长1408 nm处的发射峰的Q值高达251。随后，研究人员利用实验简单演示了该系统的传感潜力。将稀疏度为4/1000 μm2，直径为60 nm的Au纳米颗粒随机分布在涂敷PbS CQDs的超表面顶部，通过与不含Au纳米颗粒的样品相比，PL峰从1408 nm红移到1410 nm，且强度出现明显的增强(图1f)。该研究成果不仅为实现支持BIC的介电超表面可以有效地增强PbS CQDs的发射性能提供了设计指导与实验验证，并为PbS CQDs在硅基片上光源和集成传感器等各种实际应用提供了新思路。 　　研究团队提出的基于BIC超表面增强PbS CQDs近红外发射的新方法，是一种普适、高效、功能广泛的方法。该方法证明了BIC系统在荧光增强方面的有效性，它是提高PbS胶体量子点在光源和荧光传感器等各种应用中的最好选择之一。通过提高制造精度或者合并的BIC可以进一步提高增强效果，并且可以通过改变几何尺寸来调节工作波长。这种无源超表面结构可以在商用CMOS平台上以简单的工艺制造，因此它可以结合到硅光子集成中，用于硅基片上光源以及荧光传感器，在多通道通信，近场传感和红外成像等领域都有广阔的应用前景。 　　相关成果以“Fluorescence Enhancement of PbS Colloidal Quantum Dots from Silicon Metasurfaces Sustaining Bound States in the Continuum”为题在线发表在Nanophotonics (https://doi.org/10.1515/nanoph-2023-0195)上。 　　这项工作的作者包括 Li Liu, Ruxue Wang, Yuwei Sun, Yi Jin*, Aimin Wu*，其中上海微系统所博士研究生刘丽为该文章的第一作者，浙江大学金毅副教授和上海微系统所武爱民研究员为论文的共同通讯作者。上述研究工作得到了国家重点研发计划项目(2021YFB2206502)、中科院青促会(2021232)、上海市学术带头人项目(22XD1404300)和国家自然科学基金委(61875174，62275259)的支持。图1：(a)硅超表面的结构示意图；(b)TE偏振激发时，反射率是入射角和入射波长的函数。在Γ处形成了一个对称保护型BIC，对应波长为1391 nm；(c)对称保护型BIC的Ey电场分布。灰线表示结构边界；(d)与BIC相邻的泄露导波模式在同一能带上的Q值随入射角度的变化。虚线为实验结果，实线为仿真结果。插图为硅超表面的SEM图像；(e)在同一块SOI衬底表面旋涂PbS CQDs，超表面结构区域(黑色曲线)和无结构区域(红色曲线)的实测PL谱。插图为顶部涂敷PbS CQDs的超表面的SEM图像；(f)在超表面结构上引入随机Au纳米颗粒前(红色曲线)和后(黑色曲线)的实测PL谱。插图为表面随机分布Au纳米颗粒的顶部涂敷PbS CQDs的超表面的SEM图像。

p　　2020年6月10日至6月12日，北京卓立汉光仪器有限公司成功举办首届 “逐梦光电” 线上光谱新品与应用研讨会。会议直播页面关注度超过15000人次，参会报名近1400人，出席人数超过1000人。会议现场大家积极交流，现场提问超过200次。/pp style="text-align: center"a href="https://www.instrument.com.cn/zt/zolix" target="_blank"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/fcb3a713-4226-44d7-90b9-db6378e83ac1.jpg" title="微信图片_20200617171529.png" alt="微信图片_20200617171529.png"//a/pp　　本次会议主要聚焦于拉曼光谱、荧光光谱及光电探测等新产品新技术在各行业领域的应用研究，以邀请报告、新品发布、前沿技术分享等的形式，致力于为大家呈现主流光谱技术及应用新进展，给广大用户提供一个高效便捷的学习和交流的平台。/pp　　从内容层面而言，本次会议安排的报告理论结合实践，涉及了基础研究、应用拓展等多方面的内容，三天的时间涉及三大主题：(1) 拉曼在生物医学、环境、刑侦等领域的应用；(2)新型发光材料及荧光检测技术；(3)半导体材料及器件与光电检测技术。/pp　　会议共安排了32个邀请报告，报告嘉宾均为国内外高等院校、科研院所和相关企业的知名学者与专家，研究领域涵盖物理、化学、材料、新型能源等多个学科。/pp　　部分视频回放如下（span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong标红为可回看视频/strong/span）：/pp style="text-align: center "strong拉曼在生物医学、环境、刑侦等领域的应用(6月10日)/strong/ptable border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="600" align="center"tbodytr class="firstRow"td width="13%"p style="text-align:center "09:00-09:10/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_112871.html" target="_blank" style="color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong开幕-致欢迎词/strong/span/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6713" target="_blank"strong张志涛(北京卓立汉光仪器有限公司)/strong/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "09:10-09:35/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6714" target="_blank"手性介观结构无机材料的组装及其手性响应性/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6714" target="_blank"车顺爱(上海交通大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "09:35-10:00/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6716" target="_blank"拉曼探针构建及其生物标志物快检应用/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6716" target="_blank"杨海峰(上海师范大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "10:00-10:20/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_112872.html" target="_blank" style="color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong卓立汉光总体介绍与寄语/strong/span/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6712" target="_blank"strong丁良成(北京卓立汉光仪器有限公司)/strong/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "10:20-10:30/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "用户互动/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "10:30-10:55/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6727" target="_blank"拉曼光谱在无标记细胞检测微流控芯片的应用/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6727" target="_blank"胡波(西安电子科技大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "10:55-11:20/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_112873.html" target="_blank" style="color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong重磅产品介绍--卓立科研拉曼系统介绍/strong/span/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "strong董安宁(北京卓立汉光仪器有限公司)/strong/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "11:20-11:45/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_112818.html" target="_blank" style="color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong人工智能在拉曼光谱数据处理中的应用/strong/span/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6757" target="_blank"strong尹愚(成都大象分形智能科技有限公司)/strong/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "11:45-11:50/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "致谢/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "14:00-14:05/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "开场寄语/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "14:05-14:30/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6746" target="_blank"充油电气设备拉曼光谱检测及诊断技术/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6746" target="_blank"王建新(重庆大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "14:30-14:55/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6728" target="_blank"等离激元增强光电技术用于高灵敏生物分析/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6728" target="_blank"王琛(中国药科大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "14:55-15:20/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_112821.html" target="_blank" style="color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong新品发布-手持拉曼光谱仪 Finder Edge 1064nm 系列/strong/span/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6760" target="_blank"strong李敏(北京卓立汉光仪器有限公司)/strong/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "15:20-15:30/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "用户互动/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "15:30-15:55/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6720" target="_blank" textvalue="拉曼光谱法在微量物证检验中的应用"拉曼光谱法在微量物证检验中的应用/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6720" target="_blank"姜红(中国人民公安大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "15:55-16:20/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_112823.html" target="_blank" style="color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong新品发布--三维荧光光谱系统 SmartFluo-Pro系列/strong/span/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6749" target="_blank"strong石广立(北京卓立汉光仪器有限公司)/strong/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "16:20-16:45/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6731" target="_blank"荧光敏感材料制备、光物理及其应用/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6731" target="_blank"刘太宏(陕西师范大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "16:45-17:10/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6732" target="_blank"硅量子点的生医應用/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6732" target="_blank"杜长庆(上海交通大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "17:10-17:15/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "致谢/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/tr/tbody/tablepstrongbr//strong/pp style="text-align: center "strong新型发光材料及荧光检测技术(6月11日)/strong/ptable border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="600" align="center"tbodytr class="firstRow"td width="13%"p style="text-align:center "09:00-09:05/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "开场寄语/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "09:05-09:30/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6736" target="_blank"闪烁体研究进展、特性及测试方法/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6736" target="_blank"陈俊锋(中国科学院上海硅酸盐研究所)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "09:30-09:55/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6733" target="_blank"新型发光透明微晶玻璃/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6733" target="_blank"任晶(哈尔滨工程大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "09:55-10:10/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "用户互动/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "10:10-10:35/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_112825.html" target="_blank" style="color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong重磅产品介绍--显微稳态瞬态全功能荧光光谱系统OminiFluo-900系列/strong/span/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6748" target="_blank"strong赵怡然(北京卓立汉光仪器有限公司)/strong/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "10:35-11:00/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6722" target="_blank"时间分辨显微荧光在钙钛矿研究中的应用/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6722" target="_blank"文小明(澳大利亚墨尔本大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "11:00-11:25/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6724" target="_blank"多元硫属铜基纳米材料的发光性能调控/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6724" target="_blank"唐爱伟(北京交通大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "11:25-11:50/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_112826.html" target="_blank" style="color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong必创科技与卓立汉光核心技术的融合及发展/strong/span/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6998" target="_blank"strong唐智斌(北京必创科技股份有限公司)/strong/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "11:50-11:55/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "致谢/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "14:00-14:00/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "开场寄语/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "14:05-14:30/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6734" target="_blank"摩擦/力致发光材料研究/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6734" target="_blank"王赵锋 (中科院兰州化学物理研究所)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "14:30-14:55/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6735l" target="_blank"基于配体媒介的界面工程策略实现高效率钙钛矿光伏器件/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6735" target="_blank"董化(西安交通大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "14:55-15:20/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6742" target="_blank"重磅产品介绍--国产新型条纹相机与应用 TIMART 系列/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6742" target="_blank"朱炳利(中科院西安光机所)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "15:20-15:30/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "用户互动/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "15:30-15:55/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6741" target="_blank"时间分辨光谱测量技术概述/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6741" target="_blank"金鹏(中科院半导体研究所)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "15:55-16:20/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6737" target="_blank"非富勒烯有机太阳能电池的聚集体调控/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6737" target="_blank"王涛(武汉理工大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "16:20-16:45/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6738" target="_blank"硅基-钙钛矿叠层太阳能电池发展动态/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6738" target="_blank"徐集贤(中国科学技术大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "16:45-17:10/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6740" target="_blank"光电探测和太阳能电池的应用/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6740" target="_blank"杨智(西安交通大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "17:10-17:15/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "致谢/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/tr/tbody/tablepstrongbr//strong/pp style="text-align: center "strong半导体材料及器件与光电检测技术(6月12日)/strong/ptable border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="600" align="center"tbodytr class="firstRow"td width="13%"p style="text-align:center "09:00-09:05/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "开场寄语/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "09:05-09:30/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6721" target="_blank"第三代半导体：从外延材料芯片到人工智能/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6721" target="_blank"李晓航(沙特阿卜杜拉国王科技大学KAUST)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "09:30-09:55/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_112831.html" target="_blank" style="color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong重磅产品介绍--微纳器件光电性能测试系统DSR300系列/strong/span/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6750" target="_blank"strong张素侠(北京卓立汉光仪器有限公司)/strong/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "09:55-10:20/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/video_112832.html" target="_blank"新型二维材料的光电特性/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6719" target="_blank"王琳(南京工业大学先进材料研究院)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "10:20-10:30/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "用户互动/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "10:30-10:55/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6725" target="_blank"和扫描探针联合的纳米光电探测技术/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6725" target="_blank"刘争晖(中科院苏州纳米所)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "10:55-11:20/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6730" target="_blank"生物质碳及半导体基多元复合材料的太阳能光蒸汽转换/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6730" target="_blank"杨鹏(云南大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "11:20-11:45/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6718" target="_blank"有机半导体微腔激光器/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6718" target="_blank"翟天瑞(北京工业大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "11:45-11:50/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "致谢/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "14:00-14:05/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "开场寄语/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "14:05-14:30/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6717" target="_blank"基于胶体量子点的红外光电探测器/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6717" target="_blank"宁志军(上海科技大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "14:30-14:55/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6743" target="_blank"二维结型光电探测器/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6743" target="_blank"诸葛福伟(华中科技大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "14:55-15:20/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6744" target="_blank"钙钛矿光伏器件工作稳定性提高/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6744" target="_blank"魏静(北京理工大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "15:20-15:30/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "用户互动/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "主持人/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "15:30-15:55/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6747" target="_blank"前沿新技术--Wide-Field FLIM products/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6747" target="_blank"Yury Prokazov(Photonscore GmbH)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "15:55-16:20/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6745" target="_blank"新型光电传感器系统/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6745" target="_blank"杨亚(中科院北京纳米能源与系统研究所)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "16:20-16:45/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6946" target="_blank"宽禁带半导体材料的光电性能研究/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6946" target="_blank"林涛(广西大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "16:45-17:10/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6729" target="_blank"又炫又酷玩转光电设备/a/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/News/expert?id=6729" target="_blank"康斌(南京大学)/a/p/td/trtrtd width="13%"p style="text-align:center "17:10-17:15/p/tdtd width="50%"p style="text-align:center "谢幕与总结/p/tdtd width="37%"p style="text-align:center "丁岳（北京卓立汉光仪器有限公司）/p/td/tr/tbody/tablepstrongbr//strong/pp style="text-align: left "　　基于光栅分光技术的光谱仪器及系统，是卓立汉光成立二十年来的主力产品，涵盖了拉曼光谱测试系统、荧光光谱测试系统和太阳能应用测试系统三大门类。本次会议除上述大会报告以外，会议期间，卓立汉光公司结合用户各种需求，还适时发布了五大产品系统，其中部分产品系统提供免费测样：br//psection class="_135editor" data-role="paragraph"p　　1、手持拉曼光谱仪 Finder Edge 1064nm 系列/pp　　2、三维荧光光谱系统 SmartFluo-Pro系列/pp　　3、显微稳态瞬态全功能荧光光谱系统OminiFluo-900系列/pp　　4、国产新型条纹相机与应用 TIMART 系列/pp　　5、微纳器件光电性能测试系统DSR300系列/pp　　为了鼓励大家积极参与会议交流环节，活跃会议气氛，本次会议还特别安排了多个用户互动环节，提问奖、幸运奖、调研奖让人应接不暇，后续卓立汉光将送出精心准备的礼品!另外，特别值得一提的是，鉴于首届会议取得了非常不错的效果，卓立汉光计划明年继续举办第二届会议，敬请期待！/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 230px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/34eaa32e-3394-480c-9c3b-2806cf6acf64.jpg" title="a41db9a8-4c59-4433-97a3-5fff1b92cd04.jpg" alt="a41db9a8-4c59-4433-97a3-5fff1b92cd04.jpg" width="600" height="230" border="0" vspace="0"//ppbr//p/section

经过十多年不断发展，我国实现了一批科学仪器的产业化，涌现出了一批有一定影响力的仪器企业，奠定了一定的产业基础。不过，我们也要看到，与其他强国相比，中国科学仪器产业实力还存在一定差距。如，进出口逆差近年一直在100亿美元以上，某些品类国产占比不高、甚至全部依赖进口。科学仪器研制、成果转化、产业化不是容易的事儿。2023年5月18日举办的“中国科学仪器产业化高峰论坛”所邀请的5位嘉宾以及主持人，都是有成果成功转化或产业化经验的人士，他们都是从做技术开始，有的是成功开发出了产品并实现了产业化，有的参与创业或者是直接创办企业，有的企业处于起步阶段，有的企业已经上市，甚至是达到了几十个亿的营收规模。5位具有代表性嘉宾与同样具有丰富产业化经验的主持人一起，共同探讨科学仪器产业化成功之路。经过检验的经验或观点的分享，将给行业以及年青一代以启发。清华大学教授、天津华慧芯科技集团有限公司&北京与光科技有限公司&北京光函数科技有限公司创始人黄翊东，作为本次产业化高峰论坛的嘉宾，就产业化面临哪些难题、如何解决，高效产业化中人和团队如何发挥作用等问题发表了自己的观点。清华大学教授、天津华慧芯科技集团有限公司&北京与光科技有限公司&北京光函数科技有限公司创始人 黄翊东实验室孵化3家企业，估值逾25亿，已形成产业生态我们实验室的专业方向是光电子芯片，相信这是很多科学仪器的核心器件。光电子芯片种类繁多，而且是一个新的赛道，有很多在国际上还没有形成成熟产业，特别是光传感芯片。要发展光电子芯片，无论是前端研究，还是产业落地，都需要一个加工制备的平台。所以我们先创立了专注芯片制备工艺的企业，也是我们的第一家公司，华慧芯科技，对标 “台积电”，打造一个光电子领域的芯片代工平台。在这个平台上，我们研制出了国际首款实时超光谱成像芯片。大家对光谱仪可能都不陌生，而我们把一个像微波炉那么大的光谱仪做到了只有0.1个毫米大小，在手机的镜头上集成200万个这样的光谱仪，可以实时获取空间200万个像素点的超光谱信息，也就是物质的信息。围绕超光谱芯片的产业化，我们成立了第二家企业，与光科技。应用超光谱芯片可以实现很多颠覆性的仪器设备。比如说可以在手术的过程中通过定制的光谱相机拍照分辨出癌细胞和正常细胞，判断癌细胞是否切除干净；工业自动化过程中也有很多应用，比如说炼钢的钢水出炉的温度、杂质含量等的监测设备。为此我们又有了第三家公司，光函数科技。这三家公司目前总估值超过了25亿，将近250人的团队，而且初步形成了从平台到芯片、到仪器的产业生态。虽然还处在起步阶段，但是从技术到产品已经走到了世界的前沿，我认为这是从芯片到仪器设备成果转化的一个比较成功的尝试。初创企业需要公共平台支撑我有在产业界近10年的工作经历，所以非常希望能够把自己的科研成果变成真正有用的产品。作为科学仪器的核心——芯片，它的硬件制造平台对于成果产业化是必不可少的。而一个光电子芯片制备工艺平台，往往需要一到两个亿的资金投入，成为光电子芯片成果转化的瓶颈。当时我们就是从解决这个瓶颈问题切入。在天津市政府支持下，投资了一个亿建起了光电子芯片制备工艺平台。同时探索了一个新的、市场化的运营模式——向全社会开放，为所有做光电子芯片前端研究、产业转化的团队提供芯片制备和工艺开发。这个平台首先支持了我们自己实验室的科研和产品转化，在这个平台上，我们研发出了全球最先进的光电子芯片。同时这个平台为全国 500 多个用户提供了定制的芯片制备和工艺开发，每年营收几千万；这 500 多个用户中包括 154 家企业的前沿产品研发，也包括 80 多所大学 300 多个课题组的前端研究，这些课题组发了很多 Nature、Science 文章；现在平台已经开始承接国外研究机构的订单。基于这个平台的“微纳结构光电子芯片关键制备工艺及应用”成果也被天津市政府授予了2022年度的“技术发明特等奖”。说到产业化面临的难题如何解决？我觉得从光电子芯片的这个例子来看，虽然困难很多，但是办法总比困难多。光电子芯片制备工艺平台我们已经做了20年，运营模式、核心人才培养等都有了很多尝试和成功经验，所以只要持之以恒、锲而不舍，困难终会被解决的。不同的行业产业化遇到的困难可能不一样，希望我分享的这个新的模式会给大家以启发。核心人才需具备的三个特质科研成果产业化的成功实现，人的因素是最核心的。牵头人一定要选对了。实验室孵化的三个公司的 CEO 都是我们实验室的博士毕业生，综合能力都非常强，非常优秀。关于怎样选核心人才，我认为“他”需要具备三个特点，第一点必须要了解从科研成果的形成、成果转化、产品规模化生产、大规模应用的整个过程。要知道样品不是产品、产品也不是商品；做到了商品，营销商品还得有利润，否则赔本产业也无法持续；第二点必须要有团队精神，会团结小伙伴；其实我们不缺技术人才，真正缺的具有团队精神、可以一起往前走的这样的一个团队；第三点我觉得多少得有一点情怀，因为做科研成果转化是要承担风险的；很多毕业生可以在政府部门、研究所、大企业找到非常好的工作，但是现在出来创业，创新科研成果的产业化具有很大不确定性，路很长、风险也很大，正是他们对国家、对整个产业发展的责任感促使他们义无反顾投身到科研成果产业化这个非常有意义的事业中。附录：清华大学教授、天津华慧芯科技集团有限公司&北京与光科技有限公司&北京光函数科技有限公司创始人黄翊东1994年毕业于清华大学电子工程系(博士学位)。1991-1993年赴日本东京工业大学荒井研究室留学，1994年加入NEC光-无线器件研究所的任特聘研究员，从事用于光纤通信DFB激光器的研究开发工作。2003年作为清华大学“百人计划”引进人才回国任教，2005年受聘教育部长江学者特聘教授，2007年被评为“新世纪百千万人才工程”国家级人选，2011年入选享有国务院“政府特殊津贴”。致力于纳结构光电子学领域的研究并取得创新突破，带领课题组研制出具有自由电子辐射、片上光谱成像、轨道角动量辐射、量子态产生及操控等功能国际领先的集成光电子芯片；发表论文300余篇，引用数千次；拥有数十项国际专利。承担国家自然科学基金重点项目、973项目以及多项国际合作项目；同时积极推动科研成果产业化，是光电子芯片企业华慧芯、与光科技、光函数科技的创始人。2013-2019年担任清华大学电子工程系系主任， 2015-2019年兼任清华大学天津电子信息研究院院长；现任清华大学学术委员会副主任。现为美国光学学会会士，中国光学学会常务理事、微纳光学专业委员会委员，中国光学工程学会微纳光电子集成技术专家委员会委员，中国电子教育学会副理事长、高等教育分会副会长，ACS Photonics杂志副主编，APL Photonics编辑咨询委员会委员。

近日，芬兰阿尔托大学（Aalto University）孙志培院士团队和上海交通大学蔡伟伟教授团队，浙江大学杨宗银教授团队，四川大学崔汉骁教授团队，以及英国剑桥大学的Tawfique Hasan教授团队等合作开发了一种基于可调范德华异质结的高性能超微型光谱仪，尺寸仅为数微米。通过学习该异质结在不同栅极电压下的光电流响应，结合先进的重构算法，研究人员在可见光和近红外波段突破性地实现了~0.36纳米的窄带光谱准确度，以及~3纳米的宽带光谱分辨率。该新型光谱仪不仅无需传统光谱仪中的光栅，光电探测器阵列等复杂器件和结构，还具有极高的准确度和分辨率。该工作不仅为高性能光谱仪的微型化提供了全新的思路，也为大规模片上光子系统集成，芯片实验室等先进技术实现了重要基础性突破。相关研究成果于近日以题为“Miniaturized spectrometers with a tunable van der Waals junction”的研究论文形式在线发表于Science期刊。计算光谱仪的性能取决于其波长依赖性光响应度的可变性。vdW结的界面带取向的电调谐（图1A）可实现可控和独特的层间传输。这种电可控的层间传输允许在宽光谱范围上具有高灵敏度和可变性的可调谐光谱响应（图1A）。作者将电可调谐的单vdW结与各种应用的计算重建算法相结合（图1B）。为了在实验上实现光谱仪概念，作者进行了以下三个步骤（图1）：（i）使用多个已知入射光谱测量门可调谐光谱响应，（ii）测量待分析的未知入射光的门可调光电流，以及（iii）根据学习和测试过程中获得的结果，使用重构算法计算未知入射光的光谱信息。图1 超小型化光谱仪概念在不同的栅极电压和入射光波长下调谐对光谱仪至关重要。作者选择MoS 2/Se 2异质结（图2A）作为例子。MoS 2/Se 2异质结被顶部和底部的六方氮化硼（h-BN）层所封装，分别用于绝缘和钝化。堆叠层下面的单层石墨烯薄膜被用作局部栅极电极，用于有效的栅极调谐。MoS 2/Se 2通道及其异质结的传输曲线是在黑暗条件下漏源电压为3V时测量的（图2B）。MoS 2/Se 2异质结的 "反双极 "行为和其他传输特性是MoS 2/Se 2异质结的典型特征，提供了明显可区分的V GS依赖性。测量的MoS 2/Se 2异质结的传输曲线表明有很强的波长依赖性（图2c）。光谱响应矩阵（图2D）从跨越可调谐的MoS 2/Se 2异质结产生的光激发电荷载流子的动力学中继承了丰富的结构，证实了在MoS 2/Se 2异质结中具有快速和稳定的光谱检测与可调谐能力。在编码这个光谱响应矩阵（图2D）后，就可以通过测量未知入射光的门控可调谐光电流，然后计算其约束最小二乘解，以使用自适应吉洪诺夫正则化方法通过最小化具有正则化因子的残余范数来重建光谱。并证明了单结光谱仪概念的可行性（图2E和F）。图2 单结光谱演示在实际应用中，波长分辨能力是衡量光谱仪的一个重要标准。为了证明此单结超微型光谱仪的高光谱分辨率能力，作者通过一个超小的学习步骤（0.1纳米）构建一个高密度的光谱响应矩阵，使用波长为675至685纳米的单色光进行学习过程（图3A）。此单结光谱仪由高密度光谱响应矩阵编码，可以高精度地分辨单色光（图3，B和C）。重建光谱和参考光谱之间的平均峰值波长差（Δλ）为∼0.36±0.06纳米，最小为∼0.04纳米（图3D）。这与0.1 nm的学习步骤相当。在给定的输入波长λ下，平均波长分辨率是∼3470（图3D）。此外，作者测量复杂的入射光谱以研究光谱分辨率。成功区分了∼679 nm处相隔∼3 nm的两个峰（图3E）。为了说明单结光谱仪的未来发展可能性，作者还证明此方法具有改进的光响应性的潜力，可实现比商用小型化光谱仪更高的分辨率（图3F）。图 3.高性能波长分辨功率和光谱分辨率此单结光谱仪可以从最近开发的大规模2D材料合成中受益，以构建用于未来光谱成像的阵列。使用此光谱仪通过空间扫描演示了由红色、蓝色和透明区域组成的彩色滤光片的概念验证光谱成像（图4A）。在每个映射位置，测得不同V GS处的光电流数据一般事务记录在空间响应数据立方体中，用于光谱重建。在不同V GS下扫描的一系列光电流映射数据被显示出来（图4B）并转换为在不同波长下重建的一系列光谱数据（图4C）。在此演示中，图像分辨率由映射步骤定义。此概念在未来的阵列设备进行大规模光谱成像方面具有巨大的潜力，可以在微米或纳米尺度的结中提供高空间分辨率。图 4. 光谱成像的概念验证演示在此光谱仪中，无需光电探测器阵列、滤光片阵列或其他笨重的色散元件即可实现高分辨率、亚纳米级精度和宽工作带宽。作者的单结光谱仪占地面积小，可提供与当前光子集成电路和CMOS兼容工艺的可扩展性和兼容性，从而直接集成到现代智能手机、芯片实验室系统以及从生物植入物到无人机和卫星等其他定制设备中。本文所报道的范德华异质结光谱仪，简化了传统光谱仪中为实现高性能所采用的复杂光电探测器阵列，滤波器阵列，以及其他复杂的分光、色散结构和元件，使光谱仪尺寸缩小到微米量级；利用异质结栅压可调光谱响应的特性及计算重构算法，实现了极高的光谱准确度和分辨率。该工作是一项重要的基础性突破，将为大规模片上光子系统集成，芯片实验室等先进技术的小型化提供高性能解决方案。

上海2011年8月19日电 海洋薄膜全新的研发平台推出了SpectroCamTM多光谱成像仪(MSI)，该平台融合了科研级电荷耦合器件阵列和精密的旋转式光学滤光片转盘，创造出世界上第一个完全可配置的多光谱成像仪。应用领域包括水质测量、产品筛选、机器视觉、医疗成像、监控以及验证。SpectroCamTM多光谱成像仪　　SpectroCam 成像仪通过添加新的光谱测量量纲来补充单点光谱。利用单点光谱仪，用户可以分析不同样本上光谱的差别。然后选择差异最显著的光谱区域内以及周边的离散滤波器，之后用户可使用SpectroCam成像仪创造一幅生动的样品差异图。　　SpectroCam成像仪的中心是一个宽频带电荷耦合器件，该器件对于穿过近红外光谱的可视物很敏感。系统的精密滤光片转盘以及光学器件可定制以满足各种应用需求。成像速度为满分辨率下20fps，标准的F-Mount配置可兼容一系列的镜头、焦距和视野。每套系统包括一个镜头、八个标准可互换式滤光片以及软件。　　海洋薄膜与微型光谱仪领军企业海洋光学合作发明了这套设备，从大学研究人员到具备强大生产能力的原始设备制造商，让多光谱成像仪走进每个人的生活。互换式光学滤光片和持续旋转滤光片转盘克服了许多棱镜多光谱成像系统会遇到的问题。有了可互换式滤光片，用户可以尝试多种滤光片，经过对比之后对最好的滤光片进行缩窄处理，极大减少了研发时间以及客户产品的市场投放时间。　　SpectroCam平台可方便与多种原始设备制造系统相整合，经过改良可符合特殊的机械和环境要求。　　关于海洋薄膜公司和豪迈：　　海洋薄膜公司(OTF)总部设在美国，设计和生产精密光学涂层、元件和组件，可广泛用于多种产品和定制应用领域。基于在开发薄膜涂层方面的全面知识，我们的团队提供专家级的设计支持，用于合作式的定制工艺解决方案，通过大量合约生产，提供快速样品。OTF 是英国豪迈集团(HALMA p.l.c.-www.halma.cn)光电部旗下子公司。创立于1894年的豪迈是国际安全、健康及传感器技术方面的领军企业，伦敦证券交易所的上市公司，在全球拥有3700多名员工，约36家子公司。豪迈目前在上海、北京、广州、成都和沈阳设有代表处，并且已在中国开设多个工厂和生产基地。

高灵敏度、小型化的超声探测器在诸多方面发挥着重要应用，例如医学诊断、光声成像、无损检测等。目前，商用的超声波探测器主要采用压电换能器，但为了实现较高的灵敏度，往往需要较大的尺寸，其传感器的典型尺寸一般为毫米到厘米。近些年来，随着微纳光电技术的发展，在硅芯片上微加工制备得到的光学超声波探测器可同时实现较高的灵敏度和空间分辨率。其中，微腔光力系统由于其高灵敏度、宽带宽、低功耗和易于集成等优越特性，从而引起越来越多的关注。由于微腔光力系统中的较强的光力相互作用，微腔的机械位移可以通过光学共振信号来敏感读出。由于机械共振增强了响应，且光学共振可增强读出灵敏度，因此微腔光力系统已被证实是位移、质量、力、加速度、磁场和声波等物理量的高灵敏探测的理想平台。前期工作中，研究人员已在各种体系的光学微腔中实现超声波/声波的探测，例如二氧化硅微腔、聚合物微腔、硅微腔等。多数超声波探测是在液体环境中实现的。而在空气环境中，由于超声波吸收损耗大，且声源/空气界面处的阻抗失配大，高灵敏度的超声波探测依然较为挑战。前期工作中，空气耦合的超声波探测只在1 MHz以下频段实现。空气耦合的超声波探测在一些特定场景中具有重要应用，例如气体光声光谱和非接触式超声医学成像等。为了提高空气耦合的超声波探测灵敏度，并拓展探测频率范围，最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心的博士生杨昊、胡志刚等人在李贝贝副研究员的指导下，使用微芯圆环腔演示了在MHz频率范围内的空气耦合高灵敏度超声波探测。在这项工作中，他们通过光刻、氢氟酸腐蚀、氟化氙刻蚀、二氧化碳激光回流的微加工工艺，制备了带有较细的硅基座的微芯圆环腔，从而减少来自衬底的机械运动的约束，获得了在2.56 MHz的一阶拍动模式下约700的高机械品质因子，同时光学品质因子达到107以上。凭借较高的光学和机械品质因子，以及与超声波具有较大空间重叠的2.56 MHz的一阶拍动模式，他们在机械模式附近0.6 MHz的频率范围内实现了仅受热噪声限制的灵敏度，在0.25-3.2 MHz的频率范围内实现了46 μPa/Hz1/2-10 mPa/Hz1/2的灵敏度。此外，他们在机械共振频率下利用超声波驱动传感器时观察到了二阶和三阶机械边带，通过测量不同超声波压强(P )下的信噪比(SNR)，发现一阶、二阶和三阶机械边带的分别与P、P2和P3大致成正比，三个机械边带上的测量强度与理论结果一致。这种非线性转换提供了一种扩展位移传感动态范围的方法。本项研究演示了一种基于微芯圆环腔的空气耦合高灵敏度 MHz频段超声波探测方案，实现了宽带、高灵敏度超声检测，这项工作拓宽了使用微腔光力系统进行空气耦合的超声波探测的频率范围，并获得了较大频率范围的热噪声主导区域。相关研究成果以“High-Sensitivity Air-Coupled Megahertz-Frequency Ultrasound Detection Using On-Chip Microcavities”为题于2022年9月14日在Physical Review Applied上发表。第一作者为博士生杨昊，通讯作者为李贝贝副研究员。上述研究工作得到了国家重点研发计划（2021YFA1400700）、国家自然科学基金委项目（91950118，12174438，11934019）和中国科学院基础前沿科学研究计划（ZDBS-LY-JSC003）的大力支持。文章链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.18.034035 图1 (a) 微芯圆环腔的光学显微镜图。(b) 模拟的回音壁模式的基模光场分布。(c) 1550 nm附近微腔的透过率谱。(d) 超声波探测实验装置的示意图。图2 (a) 微腔超声波探测器的噪声功率谱（黑色实线）与在2.56 MHz频率处施加了超声波信号的响应谱（绿色实线），虚线为计算得到的理论噪声。(b) 微腔超声波探测器的系统响应，即微腔对不同频率的超声波的响应。(c) 微腔超声波探测器的压强（左轴）和力（右轴）灵敏度谱。图3 (a) 施加单频超声波后不同阶机械边带的响应。(b) 一阶、二阶、三阶机械边带的与超声波压强的关系。

细胞功能与结构解析一直是生命科学研究的关键，而其中活细胞无标记检测技术开发一直是生物分析科学发展的核心热点。然而,现今的技术经常需要耗时的准备步骤、高度依赖复杂的检测仪器且与其他设备很难兼容集成，从而限制了其在生物监测领域的功能拓展和广泛应用。由香港大学（港大）电机电子工程系褚智勤博士与机械工程系林原博士、南方科技大学李携曦博士领导的研究团队针对上述问题，开发了一种基于GaN光学芯片的高度集成、低成本微型光学显微传感系统，实现了在空间受限的情况下，高湿度细胞培养箱内无标记细胞活动的监测与分析。团队并成功将新技术应用于药物活性分析筛选和免疫细胞分化进程的实时定量追踪。这款装置将为细胞生物学和药物研发的基础研究提供新的见解，并有助于新一代生物传感器的开发。团队已为发明申请美国临时专利。相比于传统的以荧光分子、核素等标记分子为基础的有源标记检测技术，无标记检测技术可以最大程度地减少对靶分子、细胞或者组织的功能和结构产生影响，从而揭示检测样本本征状态下的信息。目前，主流商业化的无标记活细胞检测技术包括以电阻抗测量为基础的微电子传感技术，该技术利用活细胞与检测板孔中微电极相互作用，产生电阻抗的改变来定量活细胞状态。然而，这种微电场可能会给一些电信号敏感的样品（神经，心肌）带来潜在的环境干扰。近些年以倏逝波为基础的生物友好、无标记光学传感技术（表面等离子谐振SPR，共振波导光栅RWG等）引起了人们极大的兴趣，并被广泛应用于生物分子相互作用和活细胞活动检测。然而，这种高精密的光学测量手段对设备搭建、场地尺寸及测试环境的要求很高，极大地限制了它在多场景、复杂环境下的推广应用。团队合作开发的光学芯片，是高度集成及低成本的微型光学显微传感系统，能够实时定量芯片表面细胞活动引起的折射率变化并对细胞形貌进行在线成像，实现了对细胞培养箱中无标记细胞活动的监测与分析。该系统核心是一种单片绿光“发光二极管 - 光电探测器（LED-PD）”光电集成器件。其采用的垂直堆栈的分布式布拉格反射镜设计，能够有效提高芯片的发光收集效率。该芯片具有片上光电探测能力，能够实时读取芯片表面集群细胞活动引起的折射率变化。同时通过集成一个微型微分干涉显微镜，实现对细胞形貌和运动的在线追踪。该系统结合对此类细胞的实时折射率和细胞形态的分析，能够定量识别分析细胞的沉降、黏附、伸展、收缩等行为，并成功将此技术应用于药物活性分析筛选和免疫细胞分化进程的实时定量追踪。这个研究拓展了GaN光学芯片在生物测量领域的发展，特别是这种基于芯片传感和光学成像结合的策略形成的光芯片显微传感系统（chipscope），将为生物传感器的设计和发展提供新的思路。研究结果经已在Advanced Science 刊登 “A Versatile, Incubator-Compatible, Monolithic GaN Photonic Chipscope for Label-Free Monitoring of Live Cell Activities”论文连结: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202200910

光谱学是测量紫外、可见、近红外和红外波段光强度的技术。光谱测量被广泛应用于多种领域，如颜色测量、化学成份的浓度测量或辐射度学分析、膜厚测量、气体成分分析等领域。　　在上世纪九十年代以来，微电子领域中的多象元光学探测器(例如CCD，光电二极管阵列)制造技术迅猛发展，使生产低成本扫描仪和CCD相机成为可能。美国海洋光学公司的微型光纤光谱仪使用了同样的CCD(CCD光谱仪)和光电二极管阵列探测器，可以对整个光谱进行快速扫描，不需要转动光栅。　　微型光纤光谱仪通常采用光纤作为信号耦合器件，将被测光耦合到光谱仪中进行光谱分析。由于光纤的方便性，用户可以非常灵活的搭建光谱采集系统。其优势在于测量系统的模块化和灵活性，且测量速度非常快，可以用于在线分析。而且由于采用了低成本的通用探测器，降低了光谱仪的成本，从而也降低了整个测量系统的造价。　　微型光纤光谱仪基本配置包括包括一个光栅，一个狭缝和一个探测器。这些部件的参数在选购光谱仪时必须详细说明。光谱仪的性能取决于这些部件的精确组合与校准，校准后光纤光谱仪，原则上这些配件都不能有任何的变动。那么微型光纤光谱仪在选型时有哪些必须要注意的呢？　　① 光学分辨率　　光学分辨率是配置微型光纤光谱仪时经常被考虑的主要因素之一。当用户为了追求微型光纤光谱仪的高分辨率时，在选型时会选择具有尽可能多像元数探测器的微型光谱仪。而实际上光学分辨率不仅仅由探测器的像元数决定，还与狭缝宽度和光栅的刻线密度有关。所以当讨论分辨率时，通常用色散或用波长范围除以像元数。　　半高全宽值(FWHM)，即最大峰值光强一半处所对应的谱线宽度是一种表述分辨率更好的方法(见上图)。用FWHM可以对不同光谱仪的实际光学性能进行直接对比。用这种表示方法可以避免一些缺陷，例如：有的光栅并没有用到全部像元 采用交叉式Czerny-Turner光路设计的光谱仪中，光学系统不能把狭缝清晰地成像在探测器上，这是由于光路中过大的反射角和固有的系统放大倍率造成的。 　　② 灵敏度　　灵敏度是配置光谱仪时所需要考虑的另一个因素。现在的主流微型光纤光谱仪都采用线阵探测器，所以灵敏度跟像素数没有任何关系。但面阵探测器例外，因为面阵探测器在垂直方向的每个像素都会被累积，在某种意义上垂直方向上的所有像素的累积可以被看成一个更大的像素。因此，在考虑某种应用对灵敏度的要求时，更重要的是看探测器的响应曲线。下图中给出了海洋光学微型光纤光谱仪采用的两种典型探测器的灵敏度响应曲线。　　③信噪比　　信噪比也是选配微型光纤光谱仪的一个因素。对于CCD光谱仪，较高的灵敏度导致了较低的信噪比。在一定范围内，可以通过对光谱进行多次平均来提高信噪比。平均次数的平方根恰好是信噪比提高的倍数。例如，光谱平均100次，信噪比能提高10倍。有些应用需要较高的信噪比，此时用户应当比较在光谱仪中的光学平台和探测器的综合信噪比。需要强调的是，用户一定要搞清楚厂家给出的信噪比是不是整个光谱仪系统的信噪比，因为只有整个光谱仪系统的信噪比才是最重要的。一个信噪比高的探测器配一个性能不高的光路，那么它的高信噪比就没有实际意义。比较不同探测器和微型光纤光谱仪间的信噪比的比较好的方法是：测量100次，然后对每个像元计算平均值和标准偏差，信噪比等于平均值除以标准偏差。测量信噪比时，信号强度应当接近饱和，并设置正确的平滑值(如果需要的话)。　　④ 光栅选择　　光栅选择是最比较复杂的。通常有两个因素决定了光栅的选择：波长范围和光学分辨率。波长范围受限于所选择的探测器或光栅，或二者都有。光学分辨率不仅受限于光栅，还受限于狭缝宽度和探测器的像元数和像元尺寸。还要考虑第三个因素，即光栅还会影响系统的灵敏度，这是因为不同的光栅的闪耀波长(即最高效率)位置各不相同。当对系统进行最优化配置时，最好查看一下光栅的效率曲线。下图中是海洋光学微型光纤光谱仪采用的几种典型的600线/mm光栅的效率曲线，效率最高点从紫外区到近红外区。　　⑤ 狭缝　　狭缝了也是选配微型光纤光谱仪的一个因素。微型光纤光谱仪有多种狭缝尺寸供您选择，狭缝安装在光纤接头处(见图)，并且被永久的固定在光谱仪上。有两点需要记住，狭缝越小，光学分辨率越高 狭缝越大，进入光学平台的光通量越多，即灵敏度越高。从本质上说，需要折中兼顾光谱仪的分辨率和灵敏度。　　　　⑥ 其他　　选择微型光纤光谱仪的其他选项会相对容易一些。例如可以选择升级UV4探测器后，探测器上的标准BK7窗片将会被石英窗片替代，用来增强海洋光学微型光纤光谱仪在波长340nm以下紫外区的响应能力。而其它探测器，比如薄型背照式CCD或CMOS则不需要这个选项。而为了避免二、三级衍射效应的影响，可以通过在位于狭缝与消包层模式孔之间的SMA905连接器中安装长通滤光片或在探测器的窗口处安装OFLV消除高阶衍射滤光片。　　正如上面介绍的几个因素所表明的，通过一些简单的步骤就就可以配置好满足您应用的微型光纤光谱仪。除了光谱仪，我们可能还需要考虑种类纷杂的光源和采样附件。

在本次2015 BECIA大会上，无锡微奥科技公司首次发布了一款掌上MEMS傅里叶近红外变换光谱仪产品，并在现场成功演示了对7种白色药品的分类鉴别、以及对水蜜桃糖分的定量分析。图1.微奥掌上MEMS傅里叶近红外光谱仪近年来，全球掀起了微型化近红外光谱仪产品的开发热潮，就“微型”而言目前已有多种技术解决方案，但如何在微型化的情况下还能保证高信噪比、高光通量、全波段信号采集、透射与漫反射功能兼具，则是真正实力的比拼。 图2.微奥掌上近红外光谱仪对不同药片的分类微奥科技这款光谱仪产品是基于微奥独特的光学MEMS微镜开发而成。该MEMS微镜具有创记录的大位移、小体积、高度集成等巨大优势，并结合傅里叶变换光谱仪特点，仅需单个探测器即可实现高分辨率、高信噪比的近红外全谱光谱分析，从而大幅度地降低了产品的成本及体积。这款命名为Demeter 1000的掌上MEMS傅里叶近红外光谱仪，可覆盖整个近红外光谱（800～2500nm），还可进一步扩展至中红外波段。Demeter 1000可分别通过透射和漫反射方式对液体和固体进行准确的定性定量分析。该光谱仪可通过蓝牙将光谱分析信息直接传输到移动终端设备，从而可实现在手机上实时快速获知所测物质的成份及含量。微奥的微型光谱仪，革命性地实现了红外光谱仪的便携性及低成本性，使原来遥不可及、只有大型企业或研究机构方能使用的光谱仪产品，走进了普通老百姓的生活，甚至人手一个，用于监测我们日常生活中的如饮用水、奶制品、肉制品、果蔬品等食物的安全性、新鲜度、以及通过成分含量的摄入而实现个人健康管理。让我们吃得放心、住得安心！图3.微奥掌上MEMS近红外光谱仪对水蜜桃糖分的定量分析微奥在本次展会上还展出了另外一款专用于工业在线检测的光谱仪，该光谱仪与掌上光谱仪均基于相同的光学MEMS微镜及光干涉平台，可广泛应用于石油化工、生物医药、粮油、安防、环境、宝石鉴定、纺织、临床医学等领域。同时，基于此相同的MEMS微干涉平台还可开发远红外、中红外、拉曼光谱仪等产品。 图4.微奥MEMS傅里叶近红外微型光谱仪 图5.MEMS微干涉平台

p　　近日，无锡微奥科技公司首次发布了一款掌上MEMS傅里叶近红外变换光谱仪产品，并在现场成功演示了对7种白色药品的分类鉴别、以及对水蜜桃糖份的定量分析。/pp style="text-align: center "img title="File2015102812555050434.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/a2b93ccf-7416-47e5-a396-59201a20189f.jpg"//pp style="text-align: center "图1.微奥掌上MEMS傅里叶近红外光谱仪/pp　　近年来，全球掀起了微型化近红外光谱仪产品的开发热潮，就“微型”而言目前已有多种技术解决方案，但如何在微型化的情况下还能保证高信噪比、高光通量、全波段信号采集、透射与漫反射功能兼具，则是真正实力的比拼。/pp style="text-align: center "img title="File2015102811322453616.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/61ce5662-2486-4b66-ac69-e9bcb8fe8205.jpg"//pp style="text-align: center "图2.微奥掌上近红外光谱仪对不同药片的分类/pp　　微奥科技这款光谱仪产品是基于微奥独特的光学MEMS微镜开发而成。该MEMS微镜具有创记录的大位移、小体积、高度集成等巨大优势，并结合傅里叶变换光谱仪特点，仅需单个探测器即可实现高分辨率、高信噪比的近红外全谱光谱分析，从而大幅度地降低了产品的成本及体积。/pp　　这款命名为Demeter 1000的掌上MEMS傅里叶近红外光谱仪，可覆盖整个近红外光谱(800～2500nm)，还可进一步扩展至中红外波段。Demeter 1000可分别通过透射和漫反射方式对液体和固体进行准确的定性定量分析。该光谱仪可通过蓝牙将光谱分析信息直接传输到移动终端设备，从而可实现在手机上实时快速获知所测物质的成份及含量。/pp style="text-align: center "img title="File2015102811322453616.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/a5f3759b-f001-4136-8da3-6aca4d700ade.jpg"//pp style="text-align: center "图3.微奥掌上MEMS近红外光谱仪对水蜜桃糖份的定量分析/pp　　微奥的微型光谱仪，革命性地实现了红外光谱仪的便携性及低成本性，使原来遥不可及、只有大型企业或研究机构方能使用的光谱仪产品，走进了普通老百姓的生活，甚至人手一个，用于监测我们日常生活中的如饮用水、奶制品、肉制品、果蔬品等食物的安全性、新鲜度、以及通过成分含量的涉入而实现个人健康管理。让我们吃得放心、住得安心!/pp style="text-align: center "img title="File2015102811322453616.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/7bafc42a-0cbd-41d2-90fa-b3ddcef005c4.jpg"//pp style="text-align: center "图4.微奥MEMS傅里叶近红外微型光谱仪/pp　　微奥同时还展出了另外一款专用于工业在线检测的光谱仪，该光谱仪与掌上光谱仪均基于相同的光学MEMS微镜及光干涉平台，可广泛应用于石油化工、生物医药、粮油、安防、环境、宝石鉴定、纺织、临床医学等领域。同时，基于此相同的MEMS微干涉平台还可开发远红外、中红外、拉曼光谱仪等产品。/pp style="text-align: center "img title="File2015102811322453616.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/3434c28f-d5d2-4162-aa7e-d1e91269f11d.jpg"//pp style="text-align: center "图5.MEMS微干涉平台/p

群山掩映中的LAMOST（国家天文台供图）我国自主创新研制的世界上口径最大的光谱巡天望远镜LAMOST首批数据成果（DR1）3月19日正式面向全世界公开发布。科学用户可登录http://dr1.lamost.org/ 网站进行数据查询和下载。记者了解到，LAMOST的巡天进展和科研成果已引起了国际天文界的广泛关注与合作兴趣，目前共有31家国内外科研院所和大学正在利用LAMOST数据开展研究工作。中国科学院国家天文台台长严俊表示，此次对全世界公开发布LAMOST DR1数据，表明中国大型巡天望远镜所获得的大规模海量数据将被更多的国际天文学家所使用，充分显示了我国重大科技基础设施的自主创新能力。已取得一批科研成果此前，根据国际惯例，这批数据已在2013年8月对国内天文学家和国际合作者优先发布。利用这220万条光谱，天文学家已经取得了一些较有影响力的科研成果。这些成果包括：在仙女星系和三角星系区域内新发现近2000颗类星体；发现了300多颗白矮星；发现28颗白矮-主序双星；从157颗天琴RR变星中探测到了3颗天琴RR变星存在超高声速激波现象；新发现了50颗贫金属恒星等。此外，天文学家还对LAMOST大样本光谱数据进行分析研究，发现了银河系盘星的运动模式&ldquo 并非简单的圆周运动&rdquo 的证据。美国合作者利用LAMOST DR1数据发现了一颗距离地球最近的超高速星。5年将获500万条光谱2014年12月，包括LAMOST先导巡天和两年正式巡天的光谱数据&mdash &mdash 第二批数据集（DR2）对国内天文学家和国际合作者发布。DR2中有413万条天体光谱，还包括一个220万颗恒星的光谱参数星表。LAMOST的巡天进展和科研成果已引起了国际天文界的广泛关注与合作兴趣，共有31家国内外科研院所和大学正在利用LAMOST数据开展研究工作。先导巡天以来，利用LAMOST数据已发表SCI论文48篇，待发表文章21篇。 LAMOST第一期光谱巡天计划在5年时间里（2012年9月-2017年6月）获得超过500万条高质量的光谱，海量的光谱数据将成为&ldquo 数字银河系&rdquo 的重要基石，对于研究银河系的结构、形成和演化具有十分重要的科学意义。LAMOST全称为&ldquo 大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜&rdquo ，又名郭守敬望远镜，是我国自主创新研制的中星仪式主动反射施密特望远镜，突破了望远镜大口径与大视场难以兼得的瓶颈，成为目前世界上光谱获取率最高的望远镜。作为国家重大科学工程，LAMOST项目于1997年4月立项，2001年8月动工，2009年6月通过了国家发展和改革委员会组织的验收。此后，经过两年的精密调试和科学试观测，LAMOST先导巡天于2011年9月启动，为期9个月。2012年9月，LAMOST启动正式巡天观测。

会议简介由中国光学学会和中国化学会主办的“第20届全国分子光谱学学术会议”暨由中国光学会光谱专业委员会主办的“2018年光谱年会”将于2018年10月19-22日在山东省青岛市黄岛区召开，森泉光电作为行业内的佼佼者受邀参加此次行业盛会。自1979年在桂林召开第一届会议以来，全国分子光谱学学术会议已经成功举办了19届，2018年将迎来会议的四十周年，也将是时隔28年再次在青岛市举办。本次会议是我国光谱科学工作者的又一次盛会，将全力展示我国在光谱及相关领域的最新研究进展及取得的成果，增进广大光谱科学工作者及其支持光谱事业人们间的交流与合作，促进我国光谱事业的发展。届时大会组委会将邀请国内外光谱及相关领域的院士、知名专家学者到会作大会报告，同时会议还将组织各类专题讨论和学术交流。时间：2018年10月19-22日地点：山东省青岛市黄岛区银沙滩温德姆至尊酒店（山东省青岛市黄岛区银沙滩路178银沙滩畔）森泉展位：一楼3号展位精彩看点此次会议森泉将重点展示：Camlin光源、可调谐光源、单色器，光谱仪、高光谱成像及荧光计系统等模块化光谱。 APOLLO 光源 Camlin Photonics提供一系列专业高性能、高稳定性光源：连续式/脉冲式氙弧灯，氘灯和卤钨灯等。 光源的选择取决于应用所需的光谱范围、光源亮度、稳定性以及光谱平滑度等要求。 APOLLO 可调谐光源 我们光源的创新设计使ATLAS单色仪与我们配套光谱成像仪系列可简单方便对准，可形成功能强大的可调谐光源系统 - APOLLO TLS系列。 在以上光源和单色器范围内，我们可以提供高度定制的可调谐光源，以有效地满足客户对功率和分辨率的要求。 ATLAS系列-单色仪 ATLAS系列Czerny-Turner单色仪可提供一系列定制的高质量直接扫描单色仪系统。焦距为150 mm， 300 mm， 500 mm和750 mm以及多光栅转台设计特点，我们可以为低，中，高分辨率应用提供合适的系统。 例如，ATLAS 150的分辨率为0.4nm，而ATLAS 750的分辨率高达0.03 nm。 Fluoro SENS分子荧光光谱仪系统 fluoroSENS系统是一款具有极高的光谱灵敏度 - 单光子计数的多功能台式荧光系统。有两种标准配置可供选择：fluoroSENS MINI 和fluoroSENS PRO。模块化设计适用于对各种光源、单色仪、样品架和探测器等配置进行完全控制。 fluoroSENS系统也很容易从稳态升级到时间分辨测量。 高光谱成像软件 用于数据采集、查看和分析的综合软件是任何高光谱系统的关键部分。我们spectraSENS软件是一个完全集成的高光谱平台，可用于收集、查看和处理数据。 可直接通过软件单光谱或多光谱相机操作，可输出高分辨率RGB图像，传感器触发信号，数据流和直接可视化信号。 spectraSENS软件已经配备了全面的内置数据分析功能库，包括有监督和无监督的方法，以及用于地面参考（训练）数据集的偏最小二乘建模，以实现材料的浓度Mapping。森泉光电诚挚的欢迎国内外光谱界的同仁莅临我们的展位，共同见证光谱会议四十年的发展成果，真诚期待大家2018年金秋10月在青岛相聚！

table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="600"tbodytrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "成果名称/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "高速外延片PL谱扫描成像仪/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "单位名称/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "北京中拓机械集团有限责任公司/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "联系人/p/tdtd width="177"p style="line-height: 1.75em "徐杰/p/tdtd width="161"p style="line-height: 1.75em "联系邮箱/p/tdtd width="187"p style="line-height: 1.75em "ct_kfjx@126.com/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "成果成熟度/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "□正在研发 √已有样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "合作方式/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "□技术转让 □技术入股 □合作开发 √其他/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong成果简介： /strong /pp style="text-align:center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/599fc25d-25b2-407e-9598-71f126d093d8.jpg" title="高速外延片PL谱扫描成像仪- 北京中拓.jpg" width="350" height="280" border="0" hspace="0" vspace="0" style="width: 350px height: 280px "//pp style="line-height: 1.75em " 高速外延片PL谱扫描成像仪利用线激光器激发荧光光谱，利用光谱仪及面阵EMCCD对线荧光采集和光谱分析。这种荧光光谱采集方式较传统点扫描方式，采集速度快，可在短时间内获得高密度点的光谱信息，即1分钟内实现4万点的扫描采集,采集速度提高20倍，波长测量重复精度优于± 0.5nm，光强度稳定性优于± 0.75%。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong应用前景： /strongbr/ 该设备主要用于LED半导体晶片的荧光光谱检测及太阳能晶片的检测，其中LED半导体晶片荧光光谱检测的市场年需求量约50台，市场销售额约为4000万元人民币，针对太阳能晶片荧光光谱测量领域，目前己有设备只能测得荧光光谱强度，并不能获得荧光光谱谱线形状，及光谱波长等细信息，该设备可快速获得太阳能晶片的荧光光强及光谱信息，具有独特的技术优势，预计太阳能晶片的市场年需求量约在20台左右，市场销售额约为2000万元人民币。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong知识产权及项目获奖情况： /strongbr/ 该产品获得3项发明专利：半导体晶片的高速荧光光谱检测装置、半导体晶片的托起装置、半导体晶片的检测装置。 br/ 该项目获得北京市科委“2014年首都科技条件平台科学仪器开发培育项目”的专项资金资助。/p/td/tr/tbody/tablepbr//p

浩腾与晶兆科技全面技术合作，共同开发出全世界光学机构最小台的“微晶片光谱仪”。这是浩腾继氢氧焰能源机之后，再度跨入绿能产业。 　　由于医疗保健费用节节升高，预防保健观念有渐趋积极自我健康管理之势，其中美国消费者已转向基因筛检方式等积极自我健康管理，预估未来将有30%的人口使用基因筛检产品，庞大商机吸引各厂积极投入。　　浩腾与晶兆科技昨天正式合作，结合台湾科技大学柯正浩教授核心技术，以“微型晶片光学结构”取代一般光谱仪的“准直面镜-平面光学结构-聚焦面镜”架构，以单一元件与最小体积完成分光和聚焦功能，并达成2奈米之内光谱解析率，其关键核心元件为微型晶片光学结构，以自行开发的光学演算法，高精密的半导体製程及光机电整合能力，简化光学结构、缩小光机体积，并达到与大型光谱仪相同的精密解析度，整合三大产业包含半导体、电机电子、光电之研发能量，生产能力与检测需要，并带动光谱分析元件市场与光电产业之发展，让检测机器价格大幅下滑，且携带方便，可说是革命性产品。　　依浩腾的技术，未来每支单价可望下降到1万元，他预估未来每个家庭都会购买一支，商机相当可观。

p　　近日，MIT由Juejun Hu教授，博士生Derek Kita，研究助理Brando Miranda等8人的研究团队研究开发出一种基于芯片制造的微型光谱仪。这种光谱仪采用了不同于传统光谱仪的光学开关技术，这种技术可以将不同种类及长度的光路瞬间翻转。这种全电子化的光学开关系统光谱仪采用标准化的芯片，取消了现在光谱仪中广泛使用的移动透镜等。相比传统光谱仪，新发明的光谱仪在稳健性，性能，尺寸，重量和功耗方面都有着明显的优势。/pp　　除此以外，团队还运用机器学习技术在有限通道中重建了详细的光谱，使其可以更好地检测宽谱峰和窄谱峰。/pp　　研究人员表示，这种光谱仪可以应用于传感设备、材料分析系统等广泛行业，参与研究的Kita表示，现在已经有一些公司联系了他们，这些公司相信这种光谱仪有着广泛的市场前景。/ppbr//p

2011年10月12-15日，由科技部批准、中国分析测试协会主办的“第十四届北京分析测试学术报告会及展览会(BCEIA 2011)”在北京展览馆隆重举行。BCEIA重要内容之一“仪器评议活动”是由科技部倡导、中国分析测试协会组织、常年召开的一项重要活动。BCEIA是国内外分析仪器厂商在中国展示其最新推出的仪器和技术的窗口，也是“仪器评议活动”的一个重要汇集点。　　BCEIA 2011展览会期间，中国分析测试协会光谱仪器技术评议组本着公开、公正、公平的评议原则，客观、系统、有针对性地对用户关注的、市场较大的光谱仪器及部件的创新点、特点或发展前景等进行了评述。　　2011年10月14日下午，光谱仪器技术评议组在完成了本次活动之后，众位专家来到了仪器信息网（以下简称：instrument)的网络直播间接受了采访。接受采访的专家有中实国金国际实验室能力验证研究中心郑国经教授、北京矿冶研究总院高介平研究员、北京矿冶研究总院符斌研究员、地科院地质力学所计子华研究员、国家钢铁材料测试中心余兴研究员。　　Instrument：本次BCEIA展览会上，国内外分析仪器厂商展出的光谱仪器给各位专家印象最深的是哪些?　　郑国经教授：本次BCEIA展览会的规模比上一届大，并且展出仪器的水平也有所提高，出现了很多具有新意、性能较好的仪器。国产仪器厂家参展的规模盛大，很多国产仪器厂家推出了新技术产品，进步明显。　　例如，电感耦合等离子体发射光谱仪应用中氩气消耗一直是用户所关注的问题，而PerkinElmer在最新推出的Optima 8x00系列电感耦合等离子体发射光谱仪中采用平板等离子体技术取代了传统的螺旋负载线圈，减少了三分之一的氩气消耗量，并且由于无需冷却，也就不需要使用冷却水，运行成本大大降低。另外，该仪器中还采用了电子雾化器技术，使雾化效率、进样效率获得充分提高，大大地改善了仪器的检出限，扩大了ICP光谱仪器的应用范围。　　另一个亮点是安捷伦推出了微波等离子体原子发射光谱仪，使微波等离子体原子发射光谱仪真正商品化。该仪器可直接使用氮气或空气作为工作气体，无需使用易燃或昂贵气体，提高了安全性，大大降低运行成本，还适用于运输不便的边远地区。该款仪器必将在应用上取得比较好的效果。　　符斌研究员：我们这次光谱仪器技术评议分别采取了参观新产品、举行座谈会的形式，足足进行了三天，主要是因为此次BCEIA展会参展的厂商多、展出的产品丰富、仪器的水平高。　　我认为，这次展会上光谱仪器方面革命性的新技术主要有：微波等离子体原子发射光谱仪、平板等离子体技术的电感耦合等离子体发射光谱仪、火花直读光谱与辉光放电光谱相结合的光谱仪。另外，美国利曼公司推出的直流电弧光谱仪可以固体直接进样，北分瑞利公司也在研究此类技术。　　原子吸收光谱已经很成熟了，但也有很多小的改进，例如，岛津公司的原子吸收光谱仪器上安装了震动传感器，当地震以及其它振动超过了设置值，仪器即可停止运行，保证了仪器、人员的安全。　　郑国经教授 符斌研究员　　Instrument：在中国市场中，进口的ICP占据了巨大部分的份额。国内虽然已经有很多仪器厂家生产ICP光谱仪，但是主要还是集中在顺序扫描性的ICP光谱仪。而令人兴奋是，在本次BCEIA展览会上，四家国产仪器厂商都推出了全谱直读的ICP光谱仪，请计子华研究员为我们介绍一下这方面的情况?　　计子华研究员：这次BCEIA展览会上，北京豪威量、聚光科技、纳克公司、天瑞仪器都推出了全谱直读的ICP光谱仪。当然这几款产品各有其优劣性，还有一些需要进一步改进的地方。但我相信，不到半年的时间，这四款仪器中就会有真正商品化的产品推出。　　Instrument：请余兴研究员为我们介绍一下辉光放电光谱仪的情况吧?　　余兴研究员：辉光放电光谱是一个比较新的技术，在镀层分析方面有比较好的应用。但是从前几次BCEIA展览会的情况来看，因为辉光放电光谱的应用具有一定的局限性，各厂家对辉光放电光谱的重视与宣传力度不够。　　而在这次BCEIA展览会上，HORIBA推出了一款3D 金属光谱仪，是基于火花直读光谱仪与传统意义上的辉光放电光谱仪基础上的一台光谱仪。与传统辉光放电光谱仪相比，该款仪器是一台快速分析的仪器，也能够进行镀层分析。该款仪器采用了直流放电的光源，降低了仪器成本，有利于该仪器的市场推广。其检测器采用了CCD，成本降低的同时也牺牲了部分分辨率，分辨率只达到了微米级水平。但对于一般客户来说，该仪器能够满足一定的需求，所以说该仪器还是一款非常好的仪器。　　Instrument：请高介平研究员介绍一下原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪的新进展?　　高介平研究员：原子吸收光谱基本上已经很成熟了。在火焰原子吸收光谱方面，国产仪器与进口仪器之间相差不多，石墨炉原子吸收光谱方面，国产仪器还稍有差距，需要进一步改进。总体来说，本次BCEIA展览会上，展出的原子吸收光谱的新技术不多，但是“小打小闹”的改进很多。例如，原来灯座更多是水平放置，现在很多家已经将灯座竖立起来。我认为，灯座竖起来更合理，好处更多，现在很多国产原子吸收光谱厂家也采用了这一技术。　　至于原子荧光光谱仪技术方面，金索坤公司推出了高温原子荧光技术，将原子荧光原来只能检测11中元素扩展到了现在能够检测20多种元素。北分瑞利公司推出的新产品中改进了进样器，使得测试只需要1毫升的样品即可。还有的仪器用煤气、天然气取代乙炔气，解决了一些偏远地区没有乙炔气的问题。计子华研究员、高介平研究员、余兴研究员　　Instrument：各位专家对于国产光谱仪器未来发展有何建议?　　郑国经教授：从本次展会展出的光谱仪器来看，发展趋势主要有：虽说光谱仪器已经很成熟了，但从此次展会来看，仪器技术还在不断发展，光谱仪器新产品不再一味追求极限指标，而是向着实用性、绿色、低碳等方向发展。例如，安捷伦推出的微波等离子体原子发射光谱仪可直接使用氮气或空气，无需使用氩气，节约了能源，也符合绿色环保的要求。另外，光谱仪器新产品的定位也转向了解决实际应用的方面，这一点在本次展会上表现的尤其突出。　　本次展会上国产仪器厂商展出的规模中增大了，展出的仪器数量也增加了，推出的新仪器技术水平更是提高了很多，这些都说明了国产光谱仪器正向着国际先进水平发展。如，中阶梯光栅和CCD检测器技术一直为国外厂商所独有，国内仪器厂商一直以来没能掌握。而这次展会上，国内几家公司都推出了相关的产品，对于国产仪器发展来说是一个很好的开端。　　采访编辑:刘丰秋

近三年光谱结合化学计量学分析技术综述文献的评述（一）Commentary on the review articles of spectroscopy technology combined with chemometrics in the last three years褚小立（中石化石油化工科学研究院有限公司，北京，100083）摘要：近些年，现代光谱分析技术得到了迅猛发展，该技术的一个关键特征是采用化学计量学方法对光谱数据进行处理，从而尽可能多地获得有用信息，并且，该技术可直接对不同形态的复杂混合物进行定性和定量分析，在检测速度、成本、效率、通用性、自动化和便携性等方面表现出优于多数传统方法的特殊优势，在农业、食品、制药、石油、化工、烟草、环保和医学等各个领域得到了广泛的应用。因此，现代光谱分析技术也日益得到关注和重视。本文对近三年（2020-2022年）发表的涉及光谱结合化学计量学为主题的综述论文进行评述，主要论述了这类技术的发展现状、存在的挑战以及未来的发展方向，引用文献351篇。1引言现代光谱分析技术，如紫外可见光谱（UV-vis）、中红外（MIR）、近红外（NIR）、拉曼光谱（Raman）、三维荧光光谱（EEM）、太赫兹（THz）光谱、核磁共振（NMR）光谱、激光诱导击穿光谱（LIBS）等，可直接对不同形态的复杂混合物进行定性和定量分析，具有速度快，效率高，可无损和在线分析等优势，在农业、食品、制药、石油、化工、烟草、环保和医学等各个领域得到了广泛的应用（图1）。该技术的一个显著特点是借助化学计量学方法从光谱数据中尽可能多的提取详细的有价值的化学信息，其目的是为了显著提高分析结果的稳健性和准确性，使传统光谱技术不可实现的应用成为现实。图1 光谱结合化学计量学方法的分析技术框架图近年来，随着人工智能、大数据、云计算等，尤其是深度学习的快速发展，为化学计量学注入了新思路、新途径和新方法，用于光谱分析的新型化学计量学方法如雨后春笋般涌现出来，成为国内外本领域专家学者的重点和热点研究方向。借助材料学、MEMS制造技术、计算机技术等的进步，光谱类仪器及其应用也得到了长足发展。近三年（2020-2022年），光谱结合化学计量学的综述论文也如井喷式般的出现，涉及到光谱学、光谱仪器、化学计量学（机器学习）方法、以及在诸多领域的应用研究等方方面面。本文以“化学计量学（chemometric）” 或“机器学习（machine learning）”，“光谱（spectroscopy）”或“光谱技术（spectroscopic technology）”或“光谱仪（spectrometer）”，以及“综述（review或overview）”为关键词，以2020年至今为时间段，在Science Direct、Scopus、Web of Science、Google Scholar和知网（CNKI）上进行检索，对检索到的351篇综述类论文进行了整理、归纳和评述。2 光谱学与光谱技术2.1近/中红外光谱Beć等综述了量子计算化学在近红外光谱解析方面的进展，指出振动光谱学与计算化学形成的显著的协同作用，随着理论方法和计算机技术的进步，将大大提高振动光谱，特别是近红外光谱的应用潜力[1]。在另一篇综述中，他们论述了明确且详细的谱带归属研究对深入认识和理解近红外光谱的重要意义，解释了不同微型光谱仪所提供的化学信息贡献的差异的原因[2]。水光谱组学是一门研究水和水系统分子间氢键组成形态的新兴科学，它通过观察近红外光对水的作用所表征特征峰的变化来分析水系统中溶剂与溶质间的作用关系，具有非侵入性、分析速度快和定性定量等特点。孙岩等总结了用于温控近红外光谱分析的化学计量学方法，以及利用温控近红外光谱技术研究小分子的结构和蛋白质、温敏聚合物结构转变过程等方面的研究工作，利用随温度变化的水光谱信息，可实现对含水混合物的定性和定量分析[3]。陈定芳等梳理了水光谱组学的历史沿革、研究方法及其应用现状，阐明了水光谱组学用于测定人体经络脏腑的超分子结构特征的可行性[4]。褚小立等从振动光谱基础理论、光谱仪器硬件和化学计量学3个方面对近红外光谱分析技术的最新进展进行了综述，认为以近红外光谱为核心的商业产品将在不同应用领域进一步提供深化和细化的服务，近红外光谱有望成为与时代发展特征（如人工智能、大数据、云计算和物联网等）最相关的一项分析技术[5]。王家俊等探讨了在网络化应用环境中，近红外光谱仪器设备存在的硬件差异以及传统化学计量学方法在建模、数据处理存在的不足对近红外光谱的深度应用产生的影响，提出了云计算应用的解决思路，并对大数据时代近红外光谱分析网络化模式的应用前景进行了展望[6]。Fakayode等介绍了近红外光谱、傅里叶变换红外光谱仪器和拉曼光谱的最新技术创新进展，对2015-2018年期间近红外光谱、傅里叶变换红外光谱仪器和拉曼光谱在药品、食品等质量控制和保证等方面的应用现状进行了探究[7]。霍学松等综述了近些年新型的商品化微小型（便携式、手持式和袖珍式）近红外光谱仪器及其应用进展，指出物联网技术在智能农业、智能工厂、智能医疗和智慧城市等众多领域的兴起，成为推动近红外光谱传感器向着微型化方向发展的主要力量[8]。Zhu等综述了商品化便携式近红外光谱仪的主要类型，总结并比较了它们的性能指标，还介绍了促进小型化的新技术，对仪器未来发展的前景进行了展望[9]。表面增强红外吸收（SEIRA）是一种超灵敏的红外光谱技术，能够实现亚单层膜水平的表面选择性探测。Zhou等对SEIRA传感机制和理论模型的进展进行了综述，从结构设计、材料选择到结合机器学习算法等方面讨论了优化SEIRA性能的方法[10]。2.2拉曼光谱Pan等综述了人工智能方法结合拉曼光谱用于分析复杂混合物的进展，包括化学品、食品、药品和医学诊断等，指出拉曼光谱如SERS可以与红外光谱相结合，以增强物质识别能力[11]。Orlando等综述了拉曼光谱在先进材料科学表征中的应用进展，认为随着现场拉曼分析的推广应用，该技术在未来有望成为材料表征的常规分析技术[12]。Löbenberg等系统比较了不同拉曼分析技术的特点，介绍了拉曼光谱作为过程分析技术（PAT）工具在医药产品和工艺开发中的应用进展[13]。图2 用于体内上皮组织诊断的快速光纤共焦拉曼光谱系统Heng等综述了现代拉曼仪器、微型光纤拉曼探针设计和制造的最新进展（图2），论述了实时光纤拉曼光谱在临床内窥镜检查期间改善体内癌前病变和癌症早期诊断等方面具备的潜力[14]。Barik等概述了用于体内测量的不同光纤探针，重点介绍了用于生物医学的拉曼光谱探头，并对影响探针提取最佳光谱特征的各种方面，如光纤探头、辐射源、探测器和光谱仪等进行了探究[15]。 图3 基于SERS的传感器在农业应用示意图表面增强拉曼光谱（SERS）是一种高度灵敏的技术，可增强由某些纳米结构材料支撑的分子的拉曼散射。Han等概述了SERS设备、SERS活性材料制备和SERS测量的详细信息，重点介绍了SERS与化学计量学结合在多个研究领域的最新应用，包括探测表面反应和界面电荷转移、结构表征和化学/生物传感。此外，还讨论了SERS光谱再现性、技术局限性和可能的优化方法[16]。Liu等对目前SERS农业传感器现状和发展进行了总结，较全面地阐述了SERS在农产品质量安全控制中，对农药残留等有害物质检测的发展和应用（图3），介绍了SERS 传感器/基底在不同应用场景中的优势和价值[17]。空间偏移拉曼光谱（SORS）技术可在一定程度上克服通过包装对材料进行定性或定量分析的问题。Arroyo-Cerezo等综述了SORS结合化学计量学方法在食品和农业领域的应用，比较了商业和工业分析仪以及实验室规模的食品和饮料SORS实施情况，讨论了未来在农业食品供应链中的部署途径[18]。低频拉曼光谱（LFR）探测与长程有序（即结晶度）相关的振动模式，该模式可提供固态结构特征和其他特性的独特信息。Bērziņš等详细讨论了LFR的基础理论、仪器和数据分析（包括化学计量学和计算技术的应用）的各个方面，并总结了LFR在药物分析中的新应用[19]。2.3太赫兹光谱随着光源和探测器组件的迅猛发展，太赫兹（THz）谱技术最近在医学、材料、生物传感和制药工业等多个领域都得到了较快发展。Feng综述了太赫兹光谱与化学计量学结合的最新进展，以及太赫兹谱在评估食品质量和确保食品安全方面中的应用，并讨论了太赫兹谱的优势和一些固有的局限性[20]。Rawson等讨论了太赫兹光谱的原理和仪器，重点介绍了太赫兹技术在水分监测、土壤传感、种子分类、品种来源鉴别、残留检测、微生物、毒素和食品腐败检测、食品掺假鉴定、食品或农产品中的异物检测等方面的应用[21]。2.4 LIBS光谱激光诱导击穿光谱法（LIBS）是一种简单、直观、多用途的原子发射光谱法，它将快速脉冲激光束聚焦到样品上，形成含有其组成元素的等离子体，然后使用发射光的光谱分析检测存在的元素。激光诱导击穿光谱技术具有多元素同时检测、结构简单、检测速度快、不受样品形态影响等特点，在诸多领域展现出广阔的应用前景。Andrade等综述了近些年LIBS样品制备、定性分析、校正策略以及提高LIBS分析灵敏度方法的进展，指出现场应用、在线应用、以及与化学计量学方法的深度融合是未来LIBS技术的主要发展趋势[22]。李祥友等综述了激光诱导击穿光谱技术的机理、装置类型、基础研究进展（信号增强方法、定性定量分析方法），以及在深空探测、地质勘探、环境污染、食品安全、工业冶金和生物医疗等领域的应用进展，指出为了实现海量材料的快速、高灵敏度检测，在线 LIBS 装置的研制将是未来的发展趋势[23]。Harmon等论述了实验室和现场LIBS分析技术，综述了LIBS在大气、天然水、矿物、岩石、沉积物和土壤等地球科学领域中的应用研究进展[24]。Wang等总结了LIBS定量分析技术的最新进展，包括不确定性和误差产生机制、硬件改进和定量校正方法（包括基于物理原理的校正模型、基于数据驱动的校正模型和混合模型），解释了信号不确定性和矩阵效应对LIB定量分析性能的影响，提出了LIBS定量分析的改进策略框架[25]。Chen等综述了激光诱导击穿光谱（LIBS）与机器学习相结合在地球化学和环境资源勘探中的最新进展，提出了LIBS在未来发展中的潜在应用，包括现场快速筛选和极端环境下的远程探测等。由于LIBS可同时分析轻元素和重元素含量，在工业中，特别是在钢铁、汽车和飞机制造业中变得非常流行[26]。Velásquez-Ferrín 论述了LIBS在分析食品微量营养素、基本成分和有毒物质的应用进展，包括谷物、蔬菜、盐、酒精饮料、烟草、糖、肉、鱼、咖啡、茶和水等[27]。Legnaioli等综述了激光诱导击穿光谱（LIBS）在工业应用中的进展，包括能源工业、制药业、金属工业、建筑业、食品和饲料工业、资源回收工业等[28]。图4 激光诱导击穿光谱成像技术的应用示意图曾庆栋等综述了便携式LIBS的发展历程，对各种激光光源（小型 Nd:YAG固体激光器、二极管泵浦固体激光器、微片激光器、光纤激光器以及光纤传能的方案）应用于便携式LIBS系统的最新研究进展进行了综述和分类讨论，提出在应用领域应当从“专机专用”的角度着手，即一个样机只针对某个领域的某几种元素，甚至是某几个谱线来设计[29]。Limbeck等综述了LIBS成像仪器和相关化学计量学方法的最近进展，总结了LIBS成像在生命科学、地质学和材料科学领域的应用实例（图4），展示了LIBS在空间分辨分析中的优势，还讨论了该技术的未来前景和潜在应用[30]。2.6微型光谱仪光学、半导体、智能手机和许多其他制造技术的最新进展促进了光谱仪器的小型化和微型化。从未来的角度来看，这些传感器的小型化和性能改进将导致广泛的传感网络与物联网相结合，提供前所未有的现场诊断，从而为医疗保健和环境监测等许多其他应用提供实时分析。Yang等对光谱仪微型化的技术路线、技术突破及其后续应用进行了系统的分析，总结了过去三十年中所发展的四种微型光谱仪（图5），即色散型（dispersive optics）、窄带滤光型（narrowband filters）、傅里叶变换型（Fourier transform）和计算光谱（reconstructive）。论文指出了微型光谱仪发展历程中的重要技术突破，认为微型光谱仪的发展主要依赖于加工技术的进步和计算能力的提升[31]。图5 超小型微型光谱仪的四种策略示意图Biswas等概述了智能手机光谱仪的最新发展，重点是光收集、色散、检测和光谱校准，这些光谱仪可以利用实时物联网将边缘数据传输到云端，在未来，该仪器或将为使用者提供前所未有的现场诊断[32]。Zhi等总结了国内外微型光谱仪的发展现状，重点介绍了微型光谱仪在精准农业中的应用研究进展，指出随着新原理、新工艺和新材料的发展，微型光谱仪在提高特异性的同时，正朝着高性能、高集成度和单芯片方向发展[33]。荧光传感器有着高灵敏度和特异性的优点，Shin等论述了便携式不同类型荧光传感器的特点，并讨论了其在水质监测、生物医学等领域的应用进展[34]。Zhang等从理论、实现和性能指标方面系统地回顾了芯片傅里叶变换光谱仪（FTS）的进展，尤其是芯片静态FTS，包括空间调制、时间调制和空时共调制FTS，指出芯片FTS的应用将会逐渐扩展到食品安全、健康分析和大气探测等领域[35]。Ravindran评述了用于微光谱仪的光栅技术的新研究趋势，探究了评估光栅性能的主要参数，发现光栅效率、凹槽密度、自由光谱范围和分辨率对光栅性能有重要影响[36]。王飞等论述了片上光谱成像系统的分光原理、集成方式，展望了片上光谱成像系统在生物医疗、环境监测、军事装备和智能消费电子等领域的应用前景，指出未来基于片上光谱成像系统的各种光谱成像设备将真正进入掌上时代，深度融入个人日常生活，在食品安全、移动健康等方面展现出其独特的魅力[37]。3 化学计量学算法与策略3.1概述Wang等从实用性的角度综述了近十年来在现代光谱分析中应用的各种化学计量学方法，包括光谱预处理、波长（变量）选择、数据降维、定量校正、模式识别、模型传递、模型维护和多光谱数据融合等[38]。Houhou等重点介绍了化学计量学、机器学习和深度学习等人工智能方法用于光谱和成像分析的最新研究和趋势，包括核磁共振、质谱、振动光谱、X射线、原子力显微镜、电子显微镜和二维色谱等，他们认为深度学习在生物医学中的应用，以及数据融合方法，是未来研究的主题之一[39]。Zhang等汇总了用于LIBS多元定量和定性分析的机器学习方法（图6），讨论了模型可解释性、数据集大小、过拟合以及噪声、干扰等问题和挑战[40]。Costa等也综述了用于LIBS的化学计量学方法，比较了多种定量校正方法的优缺点[41]。图6 人工智能、机器学习、化学计量学之间的关系示意图图7 用于电化学、光谱学和联用质谱学中的化学计量学方法框架图Peris-Díaz等引用300多篇文献回顾了2018～2020期间化学计量学方法在电化学、光谱学和联用质谱学中的应用研究和发展趋势（图7），并论述了使用这些方法时要避免的潜在陷阱[42]。图8 光谱分析中常用的化学计量学方法工具箱Meza Ramirez等介绍了应用于光谱分析的机器学习和人工智能背景、概念和方法，及其在生命科学和医疗领域的最新研究进展，并给出了光谱分析中常用的机器学习和人工智能工具箱（图8）[43]。Oliveira等综述了各种分析技术与化学计量学方法结合用于石油泄漏研究中的应用和研究进展，讨论了化学计量学方法的一些概念性和不当使用等问题[44]。Aleixandre-Tudo等对化学计量学在食品科学和技术研究领域的应用进行了文献计量学评估，结果表明，化学计量学是一个内容丰富且发展快速的领域，广泛应用于食品领域[45]。Rocha等综述了2008-2018年期间非线性方法（人工神经网络、支持向量机、自组织映射等）在食品（蔬菜、水果、食用油和奶制品等）分类和预测分析中的应用，讨论了非线性方法相对于传统多元分析方法的优缺点[46]。Carolien等用实例对用于食品质量评估的多种化学计量学方法进行了探究，指出食品科学家和统计学家之间需要跨学科合作，以便正确使用数据分析方法并合理解释结果[47]。Ma等全面综述了神经网络在食品分析（如食品识别、食品供应链安全和组学分析等）中的应用进展，提出友好界面软件包的空白、难以解释的模型行为、多源异质数据等是阻碍神经网络广泛推广应用的主要挑战[48]。3.2光谱预处理与波长选择由于测量模式、样品状态和其他外部物理、化学和环境因素，光谱仪等分析仪器产生的数据可能包含不必要的变化。数据预处理的总体目标是从信号中去除不必要的变化或影响，以便与感兴趣属性相关的有用信息可用于有效建模。基线漂移是拉曼、中红外、近红外以及激光诱导击穿光谱等光谱仪器测量过程中经常出现的问题，会对光谱的定量和定性分析产生不利影响。王海朋等系统评述了光谱基线校正的基本算法、改进算法和新型算法及其应用研究进展，认为目前的基线校正算法大都没有从机理或光谱本质方面对基线漂移做出解释，在具体应用时应根据具体的对象加以选择和改进[49]。Mishra等系统介绍了用于光谱预处理的方法，重点论述了新出现的集成融合预处理方法，并归纳出了三种基于集成融合的预处理策略[50]。波长（变量）选择是近红外光谱（NIR）多元校准的重要步骤，也是近红外光谱研究的一个热点。现如今，已经开发了大量的变量选择方法，由于其原理和应用范围的不同，它们具有不同的优点和缺点。Fu等归纳了基于联合策略开发的变量选择方法，联合方法的目的是应用两种或多种变量选择算法，利用它们各自的优势，从高维NIR数据集中更有效地选择特征波长[51]。de Araújo Gomes等则概述了用于食品光谱数据分析中的波长变量筛选方法，并通过定量校正和分类识别实例论述了变量选择的重要性[52]。3.2多维高阶算法化学多维校正方法具有突出的“二阶或更高阶优势”，被视为借助绿色智能的“数学分离”来替代或增强传统的“物理/化学分离”，这避免或显著简化了样品预处理过程，减少了分析时间。此外，可以消除背景基体和干扰信号的影响，即使在存在未知干扰的情况下，也可以实现对感兴趣的多个分量的同时、快速和准确的定量分析。Wu等综述了基于各种高阶分析数据的多维校正的理论和分析应用的最新进展，重点讨论了多线性模型及其扩展、具有二阶或高阶优势的多维校正算法以及其他基本问题，并着重介绍了它们对绿色分析化学的贡献，例如在环境样品定量分析中的应用[53, 54]。在另一篇综述中，吴海龙等则系统综述了近5年来二阶、三阶、四阶校正方法与不同高阶分析仪器相结合的代表性应用，强调了多维校正方法对绿色分析化学的贡献[55]。图10 近红外光谱成像与高阶化学计量学算法用于药物杂质测定和有效期估计的分析流程图Sun对用于化学和生物制造过程中张量数据分析的方法进行了综述，指出张量数据分析是一种有前景的过程理解和优化工具，为提取有用的过程信息开辟了新的可能性[56]。Vignaduzzo等讨论了高阶化学计量学与多种仪器技术（如紫外-可见光谱、荧光、色谱、电化学等）相结合解决药学定性和定量问题的研究进展，是解决包括降解研究、杂质和原料药测定（溶解试验、均匀性试验等）等问题的有力工具（图10），还讨论了该策略在药物鉴定、PAT和QbD中的应用潜力[57]。Yu等综述了多维校正算法与近红外光谱结合在食品工业过程控制、质量评价、欺诈识别和分类、以及图像分析等方面的应用进展，作者认为，多维算法与光谱数据的结合可以将食品加工数据信息转化为操作知识，能进一步提高对食品系统和食品过程的理解[58]。Mazivila等论述了如何利用多维分辨方法从基于分析物触发的半导体量子点（QD）荧光调制（猝灭/增强）的传感平台中体现激发发射荧光矩阵（EEFM）的二阶优势，包括平行因子分析（PARAFAC）、多元曲线分辨交替最小二乘（MCR-ALS）和基于残差双线性的未展开偏最小二乘（U-PLS/RBL）[59]。de Juan等系统论述了多元曲线分辨（MCR）方法50年的发展历程，重点介绍了MCR在组学、成像或多维色谱等领域的新应用[60]。Mazivila 等则重点论述了MCR-ALS结合光谱和色谱技术在过程分析化学（PAC）和过程分析技术（PAT）中用于实时过程监测和控制的进展[61]。Park等系统综述了二维相关光谱在概念、实验方法和应用研究等方面的进展，强调了二维相关光谱与多元分辨和多元校正方法的结合[62]。Yang等重点综述了二维相关光谱结合多维化学计量学方法在乳制品、酒精饮料、食用油等食品质量检测中的应用[63]。Liu等综述了二维相关光谱在水环境、土壤环境和大气环境检测和分析中的应用，特别是在研究环境中有机物的分子特性以及与金属离子的相互作用机理等方面的进展[64]。Rutherford等讨论了应用于生物流体红外光谱分析的机器学习分类算法，强调了二维红外光谱的多维性及其具有的丰富信息，其与分类算法结合具有令人鼓舞的潜力[65]。3.3多数据融合多光谱融合技术是将不同类型的光谱进行优化和整合，实现单光谱优势互补，以获得更全面、更可靠、更丰富的特征数据，达到提高模型预测准确性和稳定性的目的。戴嘉伟等对近年出现的多光谱数据融合技术的新策略和新方法进行了综述，作者认为将多光谱仪器硬件与多光谱数据融合算法结合是未来的发展趋势，通过云平台可将多光谱数据的采集和数据的融合处理进行集成，进一步节约人力物力，提高分析效率[66]。图11 低级、中级和高级数据融合的建模策略（包括深度学习）示意图Calvin等综述了用于评估食品质量的电子鼻（ENs）、电子舌（ET）和电子眼（EEs）组合系统开发的最新进展，特别讨论了不同数据融合策略的应用（图11）[67]。Azcarate等系统论述了数据融合的不同策略，强调数据结构对选择融合策略的重要性，以及如何将它们合并到不同的数据分析场景中[68]。Mishra等概述了多块数据分析的概念、可执行的各种任务（包括探索性数据分析、预测建模、变量选择、预处理优化和模型转移）以及不同方法的优缺点[69]。3.4深度学习图12 人工神经网络家族的Venn图深度学习是近年来非常活跃的一支人工神经网络方法（图12），主要包括CNN、ResNets、自动编码器、GAN、RNN等，在光谱分析中主要有四种应用场景：光谱预处理、分类、回归和光谱特征提取。Debus等综述了深度学习方法及其在分析化学中的应用，包括定量分析、混合物中特定化合物的识别、光谱重建、图像分析和样品分类等[70]。数据规模的增长和计算能力的提高促进了深度学习在光谱及医学影像分析中的应用，但深度学习模型可解释性的不足是阻碍其应用的关键因素。刘煦阳等从算法角度介绍了深度学习及三类可解释性方法的原理，综述了深度学习及可解释性方法在光谱及医学影像分析，提出基于小规模数据的训练策略、增强模型可解释性的方法及可解释模型的构建仍是未来的发展趋势[71]。光谱数据的深度学习建模中的一个主要主题是选择和优化适用于光谱建模特定任务的深度神经网络架构。Passos等基于实现和优化光谱回归和分类两个实例，介绍了一套旨在优化深度学习模型超参数的方法[72]。图13 传统人工神经网络与深度神经网络的区别Mishra等就深度学习在近红外光谱数据建模中的主要优点和潜在缺陷进行了批判性和全面的论述（图13），介绍了深度学习在回归、分类、模型更新、模型转移和光谱图像处理等方面的应用，作者认为具有广泛变异性的大光谱数据集是训练更复杂、准确和稳健模型的关键。尽管该文是针对近红外光谱评述的，但许多观点也可扩展适用于其他光谱技术[73]。Nikzad-Langerodi等从化学计量学和分析化学角度概述了迁移学习的理论、概念和应用，并将其与校正模型更新/适应和模型转移向联系，提出了未来的应用前景[74]。Luo等在综述中讨论了深度学习算法在拉曼光谱分析中的最新发展以及这些算法存在的挑战[75]。Mozaffari等综述了一维卷积神经网络在便携式拉曼光谱仪中识别未知物质的研究进展，指出缺乏可用于深度学习的大型拉曼光谱数据库是当前面临的最大挑战[76]。Lussier等论述了应用于拉曼和SERS的深度学习和人工智能方法，涉及食品和饮料，病毒和细菌，刑侦、医疗等领域的定性和定量分析[77]。Cobas等论述了机器学习（ML）和深度学习（DL）方法在核磁共振信号处理和小分子分析领域的各种应用，包括结构自动验证和溶液中NMR观测值的预测等[78]。Chen等总结了深度学习方法在核磁共振（NMR）光谱学中的应用，认为深度学习方法有可能将NMR光谱学转化为化学和生命科学中更高效和强大的技术[79]。图14 用于LIBS的ANN方法Li等综述了用于激光诱导击穿光谱（LIBS）分析的人工神经网络（ANN）方法（图14），包括反向传播神经网络（BPNN）、径向基函数神经网络（RBFNN）、自组织映射（SOM）和卷积神经网络（CNN）等，比较了这些有代表性人工神经网络方法的网络结构原理及其特点，以及它们在LIBS分析中的应用，深入讨论了变量选择、网络构建、数据集利用、网络训练、模型评估等具体实施时的策略性问题，指出了ANN方法在过拟合和可解释性等方面的局限性，展望了多光谱融合、全谱建模、广义谱、多算法组合等方面的发展[80]。赵文雅等总结了LIBS结合ANN模型在地质、合金、有机聚合物、煤炭、土壤及生物等领域的具体应用，展望了ANN在LIBS光谱深度信息挖掘、便携式专用型设备开发、技术联用等方面的发展前景[81]。Cui等讨论了卷积神经网络（CNN）和递归神经网络（RNN）等深度学习方法在电化学生物传感器、可穿戴电子器件、SERS和基于其他光谱的生物传感器、荧光生物传感器和比色生物传感器中的应用，提出在这些应用程序中，所建模型必须是可解释的（而不是黑匣子）。医疗专业人员和决策者必须能够理解机器决策。同时，人类的知识和推理规则需要以透明的方式纳入深度学习系统，以强制和规范其学习和决策过程。此外，将人类知识和推理规则纳入机器学习过程可以显著减少训练模型所需的样本量[82]。Pradhan等讨论了深度学习在生物光子领域的可能性，包括图像分类、分割、配准、伪染色和分辨率增强，以及深度学习在光谱数据中的潜在用途，如光谱数据预处理和光谱分类，并对深度学习在振动光谱应用面临一些挑战进行了讨论，例如数据的缺乏、光谱的复杂性、光谱内的类间和类内差异以及深度学习模型的可解释性[83]。Nayak等论述了从人工神经网络到深度学习在智能食品加工中的应用进展，包括了该领域从浅层学习到深度学习的详细过程[84]。Liang等论述了近红外光谱和红外光谱与人工神经网络（浅层神经网络和深层神经网络）相结合用于食品质量和安全认证以及品种和产地的可追溯性的研究进展，指出不应盲目追求复杂的神经网络结构，应根据测量数据集的复杂性设计网络，并应专注于研究神经网络轻量级结构和算法[85]。Zhang等的综述侧重于深入学习算法在食品和农产品质量评估中的应用、当前研究的经验教训和未来展望，深度学习方法能够平滑光谱数据并提取信息特征，所以其主要优点之一是通过端到端分析可在很大程度上减少对领域知识的依赖[86]。Mishra等综述了用于高光谱图像特征提取和分类的4种深度学习方法，并归纳了它们在常用数据集中获得的对比结果[87]。Ozdemir等综述了用于高光谱图像特征提取和分类的深度学习算法[88]。Kassem等系统综述了用于图像视觉诊断皮肤病变的机器学习和深度学习方法，认为小数据集、特殊图像选择和种族偏见是当前面临的主要挑战[89]。Zhu等则综述了应用于食品加工领域机器视觉技术的传统机器学习和深度学习方法，应用领域包括食品安全检测、食品加工监控和异物检测等[90]。Jaiswal等综述了高光谱成像结合深度学习在多领域的应用进展，包括生物医学、食品质量、农业、生态、采矿、林业和国防等领域，提出应在高光谱解混合、异常检测、模式识别和数据融合等方面进行深入研究，以有效利用高光谱数据立方体[91]。Wang等从深度学习模型和特征网络两个方面综述了高光谱图像分析在农业中的应用，包括品种分类、成熟度和成分预测、遥感图像分类和植物病害检测，提出了迁移学习、生成对抗网络、半监督学习和主动学习是应对有限标记训练样本挑战的有前景的技术[92]。Odebiri等论述了从传统神经网络向深度学习的过渡，并讨论了遥感数据预测土壤有机碳（SOC）带来的应用潜力和主要挑战[93]。Yang等概述了深度学习技术在园艺领域中的应用场景，以及应用的模型和框架、使用的数据和总体性能结果，包括品种识别、产量估计、质量检测、病虫害管理、生长监测等[94]。3.5标准与规范拉曼光谱越来越多地应用于生物学、法医学、诊断学、药剂学和食品科学。这种增长不仅是由仪器设备和实验方法的改进引起的，也是由化学计量学技术的发展引起的。Guo等概述了拉曼光谱分析中的化学计量学过程，包括实验设计、数据预处理、数据学习和模型传递，讨论了可能遇到的方法陷阱问题及解决办法，在此基础上提出了化学计量学方法用于拉曼光谱分析的标准化流程，其目的是将基于化学计量学方法的拉曼分析技术从概念验证研究进一步推向实际应用[95]。Barton等论述了用于拉曼光谱分析的化学计量学方法进展，尤其是与仪器和数据校准相关的方法，概述了使用拉曼光谱创建、验证和传递化学计量学模型所需的步骤和应注意的问题[96]。Ntziouni等全面分析了与拉曼光谱相关的标准方法、指南和规范，指出制定通用标准方法对进一步促进拉曼光谱技术的发展和应用至关重要，尤其是对于表面增强拉曼光谱和低分辨率便携式分析仪来说[97]。结合化学计量学的光谱分析方法在疾病筛查和诊断、微生物学研究、法医学和环境调查中非常有吸引力，其中快速、准确和可靠的分类模型是基础。Morais等编写了用于振动光谱数据（FTIR、Raman和近红外）的多元分类分析规程，重点介绍了一系列关键步骤，如预处理、数据选择、特征提取、分类和模型验证[98]。Afara等提出了近红外光谱和成像表征生物组织的工作流程规范，并展示了近红外光谱和成像在探索和诊断生物组织应用中的分析能力[99]。Yang等系统总结了世界范围内的近红外光谱相关的标准，涉及仪器、建模通则和应用方法等[100]。3.6其他随着校正样本数据集的日益增大、样本来源日益广泛及光谱采集条件日益复杂，非线性方法的使用越来越普遍。Zareef等概述了近红外光谱应用于食品分析的非线性定量和定性校正算法，包括ANN、AdaBoost、SVM、ELM和局部校正方法（LA），讨论了各种方法的优缺点[101]。李明等针对近红外光谱通用模型在农产品和食品检测中的研究进行综述，通过比较传统模型建模方法与通用模型建模方法，分别就建立通用模型过程中样品信息的获取、模型的建立以及样品信息的预测三大建模步骤中使用的方法进行总结，并归纳了近红外光谱通用模型在建模步骤中的要点[102]。Dorantes等针对土壤的光谱分析，综述了校正集大小的选择、通过子集构建目标校正模型，以及通过加标方法实现库转移等建模优化方法和策略[103]。模型转移是用于在光谱仪之间转移光谱校正模型的一类化学计量学方法。传统模型转移方法对标准样品的要求一直是一个挑战，因为此类测量在现实应用中存在困难。Mishra等论述了近年来在模型转移领域取得的研究进展，提出随着人工智能、深度学习和计算能力的不断进步，无标样算法将会得到越来越多的应用[104]。在模式识别中，单类分类方法（one-class classification）是一种只针对一类实例建模分析，以特定的置信水平固定目标样本类的边界，对新样本的类别进行判定的方法，利用这一特点能有效区分不同于真实样本的数据，大大减少了检测的工作量，在食品掺假检测应用领域有一定的发展潜力。唐逸芸等对单类分类方法进行了综述，重点介绍了几种常见的单类分类方法如数据驱动的簇类独立软模式（DD-SIMCA）、单类偏最小二乘（OCPLS）、单类支持向量机（OCSVM）以及单类随机森林（OCRF），论述了该方法在食品真实性鉴别中的应用，包括食用油、乳制品、饮料、保健品、香辛料及谷物等[105]。Lavine等论述了红外光谱两种相似性比对方式（库搜索算法和模式识别方法）的优劣，强调了在使用统计方法比较光谱时，光谱专家参与认证以及光谱高质量的重要性[106]。Ferguson等综述了傅里叶变换红外光谱（FTIR）和量子级联激光红外光谱（QCL）结合机器学习方法在检测和分类不同癌症组织的进展，论文强调了F1得分可作为直接比较模型性能的定量指标，并指出基于集成策略的识别方法往往能得到较好的结果，而且识别技术正在朝着可以捕捉组织复杂性的分层建模方向发展[107]。独立分量分析（ICA）是一种概率方法，其目标是从混合观测信号中提取最大独立和非高斯的基本分量信号。由于分析化学中许多应用获取的数据是成分信号的混合物，因此这种方法非常有用。Monakhova等综述了近年来ICA在荧光、UV-VIS、NMR、振动光谱以及色谱中定量和定性分析的应用，提出了进一步的研究方向[108]。图15 光谱解混技术的研究现状Research status of spectral unmixing technology光谱成像中，低空间分辨率和物质异质性等因素造成的图像混合像元问题，使像元级的数据处理和应用难以满足实际需求。光谱解混提取亚像元尺度上的端元和丰度信息，为现实应用的数据精细化定量分析提供技术支撑。杨斌等介绍了近些年光谱解混理论方法和应用的相关研究进展（图15），总结了光谱解混技术与应用研究中的不足和构建二者协同发展的必要性[109]。本文为评述第一部分，第二部分查看请点击此处

4月12日，中科院合肥物质科学研究院安徽光机所研制的可见-近红外光谱辐照度仪和可见-近红外辐亮度仪出所，这两台仪器都是中央级科学事业单位修购专项资金的项目仪器，都是卫星传感器在轨性能检测及场地定标的重要观测仪器。　　专家查验可见-近红外光谱辐亮度仪　　专家查验可见-近红外光谱辐照度仪　　可见-近红外光谱辐照度仪主要用于地表太阳总辐照度、漫射辐照度的直接观测，并可导出太阳直射辐照度，也可用于大气光学厚度、大气透过率等光学参数的反演，为地表和大气光学特性研究提供必要的基础数据，辐照度仪作为公益性行业(气象)科研专项辐射校正场与真实性检验外场仪器设备与技术研发项目，已用于辐射校正场的观测实验，能实现连续细分光谱的大气光学特性观测，仪器的测量结果直接用于风云三号、资源卫星、NOAA等卫星载荷的辐射定标，为辐射校正场的大气光学特性和太阳辐照特性长期业务化观测提供了技术支持，为实现具有自主知识产权和业务化的辐射定标和真实性检验奠定了设备条件基础。可见-近红外辐亮度仪主要用于观测目标反射率，配合参考板等其它设备也可测量有关大气光学参数。项目组介绍，这两台仪器是世界上光谱覆盖范围最宽的同类商品化仪器，并拥有较强的抗风沙、抗结露的野外适应性，2011年、2012年开展的三次野外试验，也充分验证了系统性能的可靠性。　　验收会现场　　2010年10月，中科院合肥研究院与中国气象科学研究院签订合同，承担了这两台中央级科学事业单位修购专项资金项目的仪器研制任务，并与2012年10月分别完成了研制和性能测试。本次验收会上，来自中国气象局、气象探测中心、国家卫星气象中心、中科院合肥研究院的验收专家组认为：两台仪器主要技术指标符合合同要求，仪器经野外试验，性能和功能可满足用户使用 出所验收文件资料齐全，同意通过出所验收。

“据我了解，中国‘嫦娥五号’月球探测器上也配有小型光谱分析仪，除能分析月球常见的矿物组成，还具有研究矿物风化层水合作用的能力。其探测范围覆盖可见光到中红外光，并分别使用 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）光谱成像、铟镓砷探测器、碲镉汞探测器。而如果利用我们的纳米梁光谱仪，借助其扩展性和移植性，则有望大幅减少探测器种类和数目。除此之外，随着应用目标需求的变更，比如新的工作波段、更大波长范围等，都可通过类似的设计流程，对器件进行快速迭代，充分发挥纳米梁光谱仪的通用化、可定制、灵活性的优势。比如，对于老百姓来说，将来某天去水果摊只需手机扫一下，便可知道瓜是不是保熟。”对于课题组研发的纳米梁光谱仪，华中科技大学武汉光电国家研究中心教授董建绩表示。图 | 董建绩（来源：董建绩）该纳米梁器件具有小尺寸、小模式体积、高 Q 值（衡量电感器件的主要参数）的突出优势，以及结构多样的可调性、对各种集成材料平台的兼容性等性能。除了用作光谱仪以外，它在作为满足集成光子技术发展需求的新型基本单元结构上，同样有较大的应用潜力。此前已经有人使用增益材料结合纳米梁谐振腔实现了室温下的连续激光器，还有人结合石墨烯等二维材料制作出高效的热光调制器。未来有望将这一器件应用到更多的场景，例如发光器件、电光调制器件、力学传感、气相探测等领域。从彩虹到纳米梁器件看似是一个硬件，其背后原理却要从美丽的彩虹说起。“虹”是一种常见的自然现象。通常雨后转晴时，阳光射到空中接近球型的小水滴，产生各种颜色的图谱即自然界的“光谱”。光谱最早是指自然界中的分光图案，后来拓展到整个电磁波段的辐射能量随波长或频率的分布。光谱仪是研究光辐射强度特性随频率变化的光学仪器，它将不同频率的光辐射按照一定规律分开，配合一系列机械、电子、计算机等系统，实现对光辐射的精密测定和研究。光谱分析在现代光学应用中有重要的作用，被广泛应用于工业生产、化学成分分析、环境监测、航天遥感等领域。传统的光谱仪存在结构组成复杂、占用体积大、价格昂贵等劣势，在很多要求便携式设备的应用场合存在限制。而光谱仪的小型化和集成化，可满足各种新兴光谱分析应用的低成本、小尺寸的需求，比如片上实验系统、细胞组织检测分析、乃至移动设备搭载光谱仪等，都是近年来的重要研究方向。一般的微型化光谱仪，都是通过将传统的大型台式光谱仪中的色散元件、或者滤波元件使用集成光子技术小型化后得到的。然而，常见的色散分光型和傅里叶变换型光谱仪，通常需要较长的衍射路径，才能积累足够的光程或光程差，从而分辨不同的光谱分量，故而难以兼得小尺寸和高精度。图 | 级联纳米梁光谱仪工作原理（来源：Optica）光谱计算重建（Computational reconstruction）方法，是近年来新兴的一种光谱仪实现方法。该方法通过计算机辅助计算重建算法，降低了对光谱分光或滤波的严格要求，促使了基于随机结构、量子点、单纳米线等新型光谱仪的涌现。计算重建方法，通过对入射光场和输出通道间的映射进行预先标定，再借助重建算法并使用计算机进行迭代求解线性方程组，从而求出输入光谱。这些基于计算重建方法的光谱仪方案，既具有简单的结构和紧凑的尺寸，同时又表现出更优异的特性。然而，现有方案存在无法根据需求扩展、不够灵活的缺点。例如，在材料加工和集成上，基于精细的材料工程、所获得的材料光谱响应渐变的方案，有着很高的复杂度，由此带来了高成本和低产率，这也导致其较难迁移到其他波段。此外，预校准传输响应也会影响光谱仪的准确率。也就是说，构造一系列具有高度正交性的传输谱，是提高重建光谱性能的关键。在此之前，该团队已经对光子晶体纳米梁谐振腔器件，建立了良好的研究基础和积累，比如应用到光开关[1]、高消光比滤波器[2]、通用模块化光谱仪[3]等。他们发现，纳米梁的传输谱经过热调谐后，可以构成一系列正交的基函数，并且纳米梁单元还具有易于级联扩展的特点，有望解决重建型光谱仪的性能限制问题。图 | 纳米梁单元的热调谐传输谱（来源：Optica）同时，有别于通过材料成分渐变结构获得的光谱仪，该方案是基于结构参数渐变，不仅对不同工作波段具有扩展性和移植性，而且制作工艺与标准 CMOS 工艺兼容，无需精细调节材料组份。因此，课题组将纳米梁谐振腔与计算重建算法相结合，得到了兼顾小尺寸、可扩展、高分辨率的级联纳米梁光谱仪。相比传统的窄带滤波型光谱仪，重建算法使得分辨率突破了谐振峰半高全宽的限制。而相对于其他重建型光谱仪，窄带响应提供了高正交性的预校准基函数，这进一步提高了性能。近日，相关论文以《具有高分辨率和可扩展性的级联纳米梁光谱仪》（Cascaded nanobeam spectrometer with high resolution and scalability ）为题，发表在 Optica（IF 11.1）上[4]，张佳晖担任第一作者，董建绩担任通讯作者。审稿人给予高度评价：“该工作提出的级联纳米梁光谱仪设计方案是非常新颖的，特别是提高了重建型光谱仪的测量分辨率。”并称赞纳米梁结构具有工作波段可扩展性，非常适合发表在 Optica 上。借“光”前行，成就新型光仪器事实上，该团队很早就注意到微型光谱仪这一领域的发展动态。2013 年，耶鲁大学团队就曾经提出一种基于随机结构的光谱仪[5]，成功实现了 0.5nm 窄峰和 0.75nm 间距双峰的重建。2015 年，清华大学、麻省理工学院、加州理工大学的研究人员发表了关于量子点光谱仪的论文[6]。2019 年，英国剑桥大学的学者在 Science 上发表了纳米线光谱仪的工作[7]。这些工作分别提出了不同种类的重建型光谱仪，也为此次研究开拓了思路。2021 年，加州大学圣地亚哥分校的团队提出一种基于分层波导的片上光谱仪，并证明滤波器的传输谱正交性对于提高分辨率是至关重要的[8]。这让董建绩更加深入地思考进一步突破微型化重建光谱仪性能限制的可能性。同时，该团队也注意到，现有的这些重建光谱仪方案使用的宽谱响应基函数存在难以根据实际需求扩展的问题。这一问题也启发了他们对纳米梁光谱仪的研究。本质来看，光子晶体纳米梁是一种一维光子晶体谐振腔，它呈现出和波导尺寸类似的狭窄条状梁。当沿着梁的方向刻蚀周期性的孔，孔中部会有破坏晶体周期性的缺陷。形成的缺陷模式光，会被周围的光子晶体结构约束，仅在缺陷附近形成小模式体积的光场，这就形成了光子晶体谐振腔。由于具有超小的模式体积，纳米梁被视为一种超小型的片上谐振器件，在集成化、微型化应用方面有重要价值，因此也非常适合用作小型化光谱仪的基本单元。图 | 纳米梁单元结构（来源：Optica）于此，该团队希望找到能有效提高分辨率的正交频谱响应，而纳米梁的传输谱完美地具备这个特性。同时，基于设计周期结构尺寸而获得的光子禁带的纳米梁谐振腔不仅易于级联，还可通过改变结构扩展波段，符合他们对可扩展性能的需要。因此，纳米梁是一个符合微型化光谱仪需求的合适器件。为了实现纳米梁光谱仪的设想，该团队制定了“三步走”的研究计划。第一步是空间光谱仪方案。他们将大量纳米梁阵列按照空间排布，通过对空间光进行采集获得不同的频谱响应，结合重建算法设计了空间光谱仪[3]。在这个阶段，课题组对纳米梁的加工工艺进行了探索，包括孔径、波导宽度的工艺误差对谐振性能的影响，为后续工作打好基础。第二步是片上集成化光谱仪方案。引入热调谐以实现超小尺寸，将纳米梁阵列转化为少量级联的单元，通过频率扫描的方式获得高精度测量[4]。研究中，该团队进行了一系列优化设计，还在纳米梁单元引入部分透过结构以实现 Fano 谐振增强，从而进一步提升性能。作为分辨率的表征，他们演示了 0.16nm 线宽的窄带信号以及 0.32nm 间距的双峰信号的重建，还展示了不对称双峰、多峰以及基于3通道级联单元工作的 16nm 宽带信号的重建。图 | 信号重建结果（来源：Optica）第三步是高度集成化光谱仪。“这是未来的目标，就是希望把光谱仪和光电探测器、电路高度集成，实现商用化的光谱分析模块。”董建绩表示。有望用于无人机勘察和宝石鉴定由于具有小尺寸和高性能的特点，级联纳米梁光谱仪有望在各类微型化、便携式需求的光谱分析中得到应用。比如，植被覆盖率是生态环境的重要指标之一。通过将便携式光谱仪集成到无人机上，即可采集目标区域的可见光遥感影像，并通过光谱分析地理类型，获得植被分布情况。不仅可应用于检测植物的物候状态，还可用于估算粮食产量、提供环境政策参考。另外，在宝石考古研究中，由于不同的成因，古代的玛瑙石具有不同的矿物组成、颜色机理、结构特点。而有些宝石出于文物保护价值，无法移动到实验室进行组分分析。便携式的光谱仪就可以很好地解决这个问题。通过对宝石内纤维结构、元素成分的光谱分析，还原出新的历史信息。再比如，蔬菜、水果等农产品的成熟度，对农业采摘、市场交易、长途运输等具有重要的意义，而成熟度较好的水果会在某些波段（通常是红外）具有特定的光谱特性。对于微型化光谱仪来说，它可利用这一特点检测水果是否成熟，甚至帮助量化采摘、销售、保存的最佳时间。某些水果的水分、糖含量、坚实度也可以反映在光谱特性中，这都可以通过便携式光谱仪设备进行检测，具有成本低、快速、方便的特点。此外，得益于纳米梁是一种能带工程器件，可充分发挥其可扩展、可移植的灵活性优势，组装成适用性更广泛的其他商业产品，有望应用在更多集成化、便携式的使用场景中。与人交谈一次，胜过闭门劳作未来，该团队主要有两方面打算。一方面希望实现集成片上功率探测的完整芯片化光谱分析系统，借此达成工程化应用，进一步开发出相关产品，实现一定的演示功能，并希望和有兴趣的公司开展合作。另一方面，在基础研究上，从不同的能带结构设计出发，开发出不同波段需求的光谱仪。董建绩表示，每当遇到实际问题或工作难点，大家总能集思广益、寻找办法。他说：“我常跟大家讲，与人沟通是提高自己的一种有效方式，是一个团队行稳致远的重要基石。沟通不仅体现在老师对学生的引导，还有学长与学弟的传承，更有成员与成员间的探讨。这个项目攻关历时 9 年，期间培养了 3 个博士生，而且攻关仍在继续。列夫托尔斯泰曾说过，‘与人交谈一次，往往比多年闭门劳作更能启发心智。’我想在今后的科研道路上，我们应当继续保持这种良好的习惯。”-End-参考文献：1、Opt. Lett. 45, 2363-2366 (2020)2、Opt. Lett. 46, 3873-3876 (2021)3、ACS Photonics 9, 74-81 (2022)4、Optica, 9(5), 517-521.(2022)5、Nature Photon 7, 746-751 (2013)6、Nature 523, 67-70 (2015)7、Science, 365, 1017-1020 (2019)8、Nat. Commun. 12, 2704 (2021)

奥谱天成（厦门）光电有限公司将于2019年2月5号-7号由美国国际光电学工程协会（SPIE）主办的“美国西部光电展Photonics West”，欢迎您莅临展台（3412） 由美国国际光电学工程协会（SPIE）主办的美国西部光电展Photonics West已经成为北美最大的光学领域贸易博览会，也是光电子行业全球数一数二的知名展览会。国际光学工程学会成立于1955年，是当今世界上光学及光电子 领域最具权威的机构，旨在推动光学技术在各交叉学科间的应用。其学会由全球170多个国家和地区的180000名专业顶尖人士构成，每年在北美、欧洲、亚 洲及南太平洋地区主办25个国际性论坛及展览活动。 美国西部光电展是目前全球最大的光电领域盛会，共包含生物医学光电展SPIE BiOS Expo、激光应用技术展、微型及纳米技术 展、泛光电技术展等主题展。展会亮点：▼北美最大最具影响力的光学领域贸易博览会，展馆面积达到 40000 平方米。 ▼汇集了全球各地 1250 家参展企业，超过 20000 人次参加了展览会。 ▼该展会只允许专业观众进馆参观，主要包括：研究机构、高科技公司、激光及光电子司、医疗技术的专家、物理学家、化学家、具有一定资质的工程师、系统开发商、业内服务提供商。 ▼同期还将举行由 SPIE 主办的多场学术交流会，学术气氛胜过世界同类展览会 。主营产品：ATR8300-1064_(Mapping)自动聚焦自动扫描显微近红外拉曼成像光谱仪ATR8300系列将显微镜及拉曼光谱仪两者的优点结合。显微拉曼检测平台使得“所见即所测”成为可能，可视化的精确定位拉曼检测平台，使得观测者可以检测样品上不同表面状态的拉曼信号，并可在计算机上同步显示所检测位置的微区形态，极大便利了拉曼微区检测。ATR8300高配版可以全自动对焦、全自动扫描，一键操作，可以进行批量实验、均匀性扫描等，无需等待，且可以获得高可靠性的扫描成像拉曼数据；ATR8300配备专门为拉曼系统设计的物镜，使得激光光斑接近衍射极限，再通过300万相机将焦点信息准确直观的显示在电脑上。克服了普通的拉曼系统中收集拉曼信号的焦面稍高于或稍低于实际最佳焦面的问题，从而提高拉曼光谱质量。ATR8300无光路切换运动部件，所有光学部件均固态装配，工作非常稳定，实现了仪器的完美地解决了相机成像时光路的损失，实现了相机成像与拉曼信号收集的分离，从而得到最佳的信号强度。同时，ATR8300使用专门为显微拉曼系统优化的高性能拉曼，无论是灵敏度，信噪比，稳定性等，都是行业领先水平，为拉曼研究提供了强有力的保障。ATR3110-1064高灵敏度，高分辨率1064nm近红外拉曼光谱仪 ATR3110-1064是激发波长为1064nm的便携拉曼光谱仪，是在科研领域享有盛名的ATR3110系列产品的一员。ATR3110-1064配备了激发波长为1064nm的激光器和高消光比的拉曼滤光片组，并采用了高灵敏度的InGaAs阵列检测器，更低的TE制冷温度，从而获得更佳的信噪比和更高的动态范围。由于1064nm的低荧光特性，ATR3110-1064避免了荧光干扰，适合检测大量的高荧光样品，例如燃料、印油、石油类、生物样品等。ATR3110-1064的光谱覆盖200~2600cm-1，光谱分辨率为13cm-1.体积小，重量轻，功耗低的设计特点，使ATR3110-1064无论在任何地方都可以提供实验室级的拉曼检测。非常适合实验室科学研究。优越的可靠性和重复性（温度、长时间）使检测结果准确可靠，优良的低杂散光条件使光谱仪具有广泛的应用，特别适合深色样品、有色样品、荧光样品、生物样品、细菌、燃料、石油样品、植物油、药品、爆炸物等样品的测量。ATR3000-便携式拉曼光谱识别仪 ATR3000便携式拉曼光谱仪，适合野外作业。显著的可靠性使检测结果准确可靠。优良的低杂散光条件使光谱仪具有广泛的应用，特别是在生化分析仪、食品安全、制药工程等。该多功能软件促进了应用中的光谱分析过程。通过互联网访问的远程实验，使测试项目更容易。

贝拓仪器光散射学术会议圆满落幕2017年12月4日在广州召开第十九届全国光散射学术会议圆满落幕，会议由中山大学承办、吉林大学协办。广州贝拓仪器设备有限公司赞助此次光散射光散射学术会议，为进一步促进化学、物理、材料等领域的交流合作，光散射和光谱事业的蓬勃发展贡献了绵薄之力。光散射学术会议是我国光散射领域的一大盛会，主要集中展示我国近年来取得的成绩，同时展望光散射和光谱事业的未来。为响应此次盛会，贝拓仪器在此次光散射会议上展出了牛津液氮低温恒温器optistat dn，oto光纤光谱仪se系列，oto光纤光谱仪pkg套装等相关仪器，同时制作了最新材料综合样本产品宣传画册。此次次会议展出的还有witec高分辨拉曼光谱仪，anasys纳米红外光谱及成像系统近场光学等仪器宣传资料，德国kruss的接触角测量仪。牛津液氮低温恒温器optistat dn是理想的77k温区低温恒温器，具有较大的样品空间，并且适合于难以用传导方式冷却的样品，紧凑的结构也不需要占用太多实验室空间；oto光纤光谱仪se系列具有优异的温湿度、震动、与撞击稳定性，高灵敏度、超高分辨率、低杂散光 （杂散光比例可达0.01％）13种以上传感器，20种以上光栅供选择，全球最宽波段（180~1100 nm）等众多优点。oto光纤光谱仪pkg套装提供完整、平价、宽广波段范围350~1020 nm之光谱量测解决方案，可充分满足吸收、穿透、萤光、色彩、浓度等量测需求，适合镀膜、镜片、水质、环境、血液分析及生化检测之应用，是教学发展、实验室分析、光学研究的最佳选择。此次展会现场对拉曼仪器，低温恒温的联用等都很感兴趣，贝拓仪器此次展出的仪器以及witec拉曼光谱仪厂家在此次盛会上做了报告，吸引众多该领域的专家学者前来咨询。贝拓仪器参加第十九届光散射会议取得了较好的成果，为未来的贝拓整体发展再添一瓦。 贝拓仪器经理与客户交流 贝拓仪器展会现场

p style="text-align: justify " 8月7日，中国科学院国家天文台宣布，由其管理和运行的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜（LAMOST）已圆满完成一期光谱巡天观测。一期巡天共发布光谱901万，其中高质量光谱（信噪比大于10）777万，确定534万组恒星光谱参数。LAMOST发布的光谱数是世界上其他巡天项目发布光谱数总和的1.8倍。该数据集（DR5）已于2017年12月31日对国内天文学家和国际合作者发布。/pp style="text-align: justify " LAMOST是我国科学家自主创新研制的一架主动反射施密特天文望远镜。它应用主动光学技术，实现了在观测中镜面曲面连续变化、不同瞬间是不同的施密特光学系统，突破了天文望远镜大口径与大视场难以兼得的瓶颈，是世界上口径最大的大视场望远镜。LAMOST发展了在一块大镜面上同时应用薄变形镜面和拼接镜面的主动光学技术，以及在一个光学系统用两块拼接镜面的技术（球面主镜和主动非球面改正镜分别采用37块和24块子镜拼接而成），将主动光学技术推进到新的前沿。LAMOST创新应用分区并行可控的光纤定位技术，在1.75米的焦面上放置4000根光纤，配有16台光谱仪和32台CCD相机，使其成为目前世界上光谱获取率最高的望远镜。/pp style="text-align: justify "一期巡天以来，利用LAMOST数据共发表SCI论文345篇，引用3000余次。一批高显示度的亮点成果引起公众广泛关注：/pp style="text-align: justify "1、利用LAMOST数据的大样本优势，给银河系“重新画像”/pp style="text-align: justify "（1）银盘半径大小被两次刷新，从2017年发现增大25%，到2018年增大到一倍，这一成果使天文学家重新审视星系形成及宇宙演化的一般规律；/pp style="text-align: justify "（2）改写银河系晕的结构特征，确立为内扁外圆的新结构，这一清晰的证据推翻了前人关于恒星晕是一个轴比不变的扁球体的猜测，对于理解银河系恒星晕的形成历史和演化提出了新的挑战；/pp style="text-align: justify "（3）在运动学和化学空间发现银河系并合形成的新证据，在运动学空间发现7个源自银河系并合过程的新星流，占国际同类发现总数的一半，在化学空间发现了33颗丰度不同于普通恒星的“低α丰度恒星”，是国际同类发现总数的两倍；/pp style="text-align: justify "（4）暗物质占星系总质量的90%以上，但大多数分布很弥散，在太阳所在位置处暗物质所占比例非常低，这给直接探测暗物质带来了巨大困难。利用LAMOST数据对太阳附近的暗物质密度进行了重新估算，这对寻找暗物质粒子、理解暗物质在银河系中分布具有重要意义；/pp style="text-align: justify "（5）银河系的旋转曲线是研究银河系质量分布最为有力和直接的手段。利用LAMOST数据计算出迄今为止最为精确的外盘旋转曲线并构建了银河系的质量模型，估算出银河系的质量和太阳邻域暗物质密度。/pp style="text-align: justify "2、在恒星物理方面，亮点成果如雨后春笋不断涌现/pp style="text-align: justify "（1）精确估算了上百万颗恒星的年龄，使具有精确年龄的恒星样本增加了一千倍，为银河系演化研究提供了基础数据；/pp style="text-align: justify "（2）测量了近6000颗类太阳恒星的磁活动指数，发现太阳具有与超级耀斑恒星相当的磁活动水平，证实太阳有爆发超级耀斑的可能；/pp style="text-align: justify "（3）首次测量了近700颗系外行星的轨道偏心率和倾角，发现约八成的行星轨道都如同太阳系的近圆形轨道，表明太阳系在宇宙中并不是一个特例而是具有一定代表性的，在某种程度上增强了人类寻找另一个地球和地外生命的信心；/pp style="text-align: justify "（4）利用LAMOST数据发现了一类新的太阳系外行星族群——热海星，它们与热木星有几个相同的标志特征，为揭开热木星和其他短周期行星起源提供了关键的线索和崭新的研究方向。/pp style="text-align: justify "3、在LAMOST光谱中“星海拾珍”，搜寻奇异天体/pp style="text-align: justify "（1）年老的贫金属星就像宇宙“化石”一样记录了宇宙化学演化的最初历史，对它们的分析，可以实现对第一代恒星和早期宇宙本质的“恒星考古”。在LAMOST光谱中已发现了万余颗金属含量低于太阳百分之一乃至万分之一的贫金属星，构建了目前世界上最大的、适合现有大望远镜跟踪观测的“宇宙化石”样本。同时，发现了一批极其稀有的、锂元素丰度超过正常值上百倍的小质量贫金属星，对其结构和演化提供全新的理论研究视角；/pp style="text-align: justify "（2）在LAMOST近千万光谱中，大海捞针般发现了5颗超高速星，目前世界上已证认的超高速星仅有20余颗，为深入研究这类速度很高、最终能够脱离银河系引力束缚并“逃离”银河系的恒星的形成机制提供了重要样本；/pp style="text-align: justify "（3）白矮星是绝大多数恒星最终演化的产物，它是一种大小如地球，质量却如太阳一般的奇特天体。利用LAMOST“光谱工厂”的优势，发现了大量不同种类的白矮星，被誉为“白矮星猎手”。/pp style="text-align: justify "4、捕获来自遥远宇宙的信息/pp style="text-align: justify "（1）类星体是银河系外发光巨大的遥远天体，其能源来自于其中心超大质量黑洞所吸积周围物质释放的巨大引力能，是研究遥远宇宙的重要探针。在LAMOST光谱中已发现了1.2万余颗类星体，他们的平均红移为1.5，最高红移为5。此外，还估算出了其中心黑洞质量。这些类星体的发现将对大样本类星体的统计研究提供重要帮助。/pp style="text-align: justify "（2）近邻主星系样本是21世纪开始的大规模星系光谱巡天中的经典之作。由于光纤碰撞效应，该样本在小尺度上具有较高的不完备性。LAMOST巡天中将这些遗漏的星系作为补充星系样本进行观测。由于巡天范围广，在一期巡天中获得了近万个补充星系的光谱测量，新增证认了近万个密近星系对。这些密近星系对对研究星系的并合过程具有重要科学价值。/pp style="text-align: justify " 在银河系大规模光谱巡天方面，LAMOST首次实现了天区覆盖、巡天体积、采样密度及统计完备性等方面的重大突破，填补了中国大型天文基础数据的空白，为开展银河系特别是银盘的系统研究提供了极好的、具有传承价值的样本。LAMOST的建成和运行有力推动了中国近场宇宙学的发展，培养了一批掌握世界最新数字巡天观测技术的优秀青年人才，并为发展中国新一代天文光学红外观测设施积累了宝贵技术力量、人才队伍和运行管理经验。/pp/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/fe613697-9150-442c-ae6e-4deb6f2ba939.jpg" title="W020180807341158940684.jpg"//pp style="text-align: center "LAMOST先导巡天和一期巡天天区覆盖（国家天文台 袁海龙 绘制）/pp/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/b06fc4ac-2460-49fd-9b7f-be10561b8fba.jpg" title="W020180807341159066505.jpg"//pp style="text-align: center "银河系下的的LAMOST（国家天文台 陈颖为 摄）/ppbr//p