多色光源使压缩光谱得到提升

美国研究人员公布了一种固态电子设备阵列，它可以产生波长可调的时间调制光。 该设备的可能用途包括压缩光谱学，它比传统光谱学更容易在实验室外进行。

传统上，光谱仪等设备使用单个宽带光源照射样品，然后使用衍射光栅或其他光学设备测量发射或吸收的光与其波长的函数关系。 使用胶体量子点滤波器等技术可以将其缩小到微米级，但这些需要合适的宽带光源。 此外，这些是无源检测器，这意味着它们产生的信号很难与环境光分开。

另一种不需要光谱敏感测量的方法是改变照明光的波长。

王薇薇 加州大学伯克利分校的博士解释了这一原理：“假设你有一个苹果或其他东西，你的眼睛看起来是某种颜色：你如何定量地描述它？ 您可以将包含非常广泛的波长范围的光源照射到物体上，然后使用光谱仪测量返回的波长，或者您可以将不同颜色的光照射到物体上，然后只测量反射回反射到光谱仪上的总光每种颜色的单点检测器。”

锁定检测

后一种方法的一个优点是可以在受控频率下调制入射辐射的波长和/或强度，因此检测到的光中的信号很容易与噪声分离。 “当你有本质上是脉冲的东西时，你可以使用一种叫做锁定检测的东西来检测光发射，”Wang 解释道。

在同一个芯片上制造多个 LED 可能很困难，甚至是不可能的，这会限制可以包含的不同波长的数量。 然而，在 2020 年，Wang 和加州大学伯克利分校的同事们领导 阿里·贾维 有了一个惊人的发现。

“我们一直在研究二维半导体材料，我们发现，当我们将它们放在硅片上的电容器顶部时，它们会因电激发而发光，”Wang 说。 “我们发现我们也可以使用脉冲驱动电容器从其他材料中获得电驱动发射......这种工作的原因非常复杂并且在我们之前的一些论文中有所描述。”

现在，该团队已将这项创新迈向真正的工程应用的重要一步。 他们在二氧化硅层之上安装了导电碳纳米管网络网格，每个网络都有自己的电流输入，而二氧化硅层又位于掺杂硅层上。 在这些碳纳米管网络上，他们沉积了 49 种不同的电致发光材料，从硒化镉量子点到有机 LED 中的活性材料。 当他们将芯片连接到交流电源时，他们可以产生波长可调的多色光，因为给任何一个单独的电容器充电都会导致顶部的发射器点亮。

压缩计算机算法

“如果我们想创造不同的光组合，我们可以同时打开不同的设备组合，”Wang 说。 然后，研究人员使用压缩计算机算法根据每个脉冲的反射给出的信息来估计全反射光谱。

研究人员表示，除了光谱学，该设备在显微镜等其他领域也有潜在应用。 该团队现在正在努力使他们的阵列在商业上可行。

成像光谱仪变薄

“我们已经展示了这种设备结构的一些有趣的可能性，比如制作光谱测量的新例子，但现在我们正在努力提高这些设备的性能——比如亮度、效率和稳定性，”Wang 说。

该数组在一篇论文中描述 科学进展.

“这是一篇非常有趣的论文，而且可能是一篇非常重要的论文，”说 余宗福 威斯康星大学麦迪逊分校； “它们解决了 [光谱传感] 传统方法的一些问题，即需要笨重的仪器作为可调光源。 Yu 和一位同事最初在 2014 年提出了压缩传感的想法：“它引起了业界的极大兴趣，但我们当时并不知道如何实现光源，”他说； “后来我们做了一些使用过滤器的固定光源的工作，但在我昨天阅读这篇论文之前，我不知道人们如何实现具有如此多样光谱范围的可调光源。”

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/multicoloured-light-source-gives-compressive-spectroscopy-a-boost/