超构表面微型光谱仪平台，突破光谱仪分辨率和灵敏度的限制

主要观点总结

浙江大学杨宗银教授和杨怡豪教授团队联合绵阳科技城光子技术研究院叶鑫教授团队和剑桥大学Tawfique Hasan教授团队突破传统光谱仪设计限制，提出了一种基于介质超构表面编码器的平面微型光谱仪平台。该平台利用光子准束缚态（qBICs）克服了光谱仪分辨率和灵敏度之间的固有权衡，实现了高灵敏度和高性能的光谱分析。研究展示了该技术在超低辐照条件下的应用能力，并强调了其在医疗诊断、环境监测和天文探索等领域的应用潜力。

关键观点总结

关键观点1: 突破传统光谱仪设计的限制

浙江大学杨宗银教授和杨怡豪教授团队联合多个研究团队合作提出了一种基于介质超构表面编码器的平面微型光谱仪平台，打破了传统光谱仪在分辨率和灵敏度之间的权衡。

关键观点2: 利用光子准束缚态（qBICs）提高光谱仪性能

该平台通过利用超构表面编码器结合计算重建算法，实现了高灵敏度和高性能的光谱分析，克服了传统设计的限制。

关键观点3: 超低辐照条件下的应用能力展示

研究展示了该技术在细菌样本的荧光测量和通过望远镜测量金星光谱等超低辐照条件下的应用能力。

关键观点4: 潜在应用领域

该平台在医疗诊断、环境监测、天文探索以及拉曼光谱测量、天文光谱仪和纳米尺度的生物医学光谱学等领域具有广泛的应用潜力。

文章预览

研究背景 光谱仪是一种将复杂光信号分解为光谱线并定量分析谱线强度的仪器。通过光谱线的测量，光谱仪不仅能够帮助我们探索遥远星系的活动，还可以分析纳米尺度的分子结构、检测空气污染、食品卫生、农作物生长以及人体健康状况，是科研、生产及日常生活中不可或缺的重要工具。 光谱仪的灵敏度指的是其检测微弱光谱信号的能力，对于物质分析至关重要。尤其在低辐射场景下，如痕量化学成分分析、环境监测和生物检测中，所测物质的浓度通常非常低，导致信号微弱。如果光谱仪的灵敏度不足，微弱的信号可能会被噪声淹没或无法准确检测，从而影响分析结果的可靠性。而光谱仪的灵敏度受多种因素的影响，包括探测器性能、光学系统光通量以及光谱分辨率等。 根据分辨率-光通量规则（Resolution-Luminosity product rule），光通量和光谱分 ………………………………