Микро оптический спектрометр работает через видимый спектр с разрешением 5 нм

Схема микрозированного оптического спектрометра.Кредит: Природа Электроника (2024).Doi: 10.1038/s41928-024-01199-9

Обычные конструкции спектрометра часто интегрируют передовые оптические компоненты и сложные базовые механизмы.В результате они часто являются громоздкими и дорогими, что значительно ограничивает их использование за пределами специализированных учреждений, таких как больницы, лаборатории и исследовательские институты,

В последние годы некоторые инженеры по электронике, таким образом, пытались разработать более компактные и доступные оптические спектрометры, которые можно было бы проще развернуть на крупномасштабных.Эти устройства, как правило, разработаны либо после того же принципа, лежащего в основе функционирования обычных более крупных спектрометров, либо с помощью массивных широкополосных фотоодекторов в сочетании с вычислительными алгоритмами.

Исследователи из Китайского университета Гонконга и других институтов Китая недавно разработали и сработали новый микро-размер, портативный и экономичный оптический спектрометр.Этот альтернативный спектрометр, представленный в статье, опубликованной в природе Electronics, основан на органическом фотоприемке с смещением спектрального отклика.

«Миниатюрированные оптические спектрометры могут использоваться в портативных и носимых приложениях», - написали в своей статье Xie He, Yuanzhe Li и их коллеги.«Такие устройства обычно основывались на массивах фоторектикторов, которые предоставляют различные спектральные ответы или используют сложную миниатюрную дисперсионную оптику. Однако эти подходы часто приводят к большим сантиметровым системам. Мы сообщаем о микромеровном оптическом спектрометре, который основан на оптическом-СППАКЕР-Интегрированное органическое фотоприемник типа типа с утечка с настройкой спектрального отклика ».

Новый оптический спектрометр, разработанный этими исследователями, основан на недавно введенном методе для манипулирования зависимым от длины волны местоположения генерации фотокарриер в фотодиодах.Этот метод опирается на использование контакта Trilayer, состоящего из прозрачного контакта обратного, оптического проставки и обратного отражателя.

Команда объединила этот контакт с диодом Шоттки и органическим тройным массовым гетеропереходом, чтобы создать органический фотоприемник типа фотопременности (PM-OPD).Записи, собранные этим фотоприемником, затем были проанализированы с помощью алгоритма реконструкции.

«Подход позволяет вычислительно реконструировать спектр падающего света из фототока, измеренных под набором различных напряжений смещения», - написал он, Ли и их коллеги.«Устройство, которое имеет след 0,0004 см2, способно работать широкополосной работой по всей видимой длине волны с разрешением под 5 нм».

Исследователи оценили свой миниатюрный оптический спектрометр в серии тестов и обнаружили, что он достиг замечательных результатов, работая по всему режиму видимого спектра (~ 400–760 нм) с разрешением под 5 нм.Чтобы дополнительно продемонстрировать потенциал их конструкции, они использовали его для изготовления 8 -х 8 -спектроскопического массива датчиков для гиперспектральной визуализации (то есть методика, который может обнаружить уникальные спектральные сигнатуры конкретных объектов путем обработки информации по всему электромагнитному спектру).

В будущем новый подход, представленный в этой статье, может вдохновить на разработку других подобных микроразмерных и более доступных оптических спектрометров.Эти устройства, в свою очередь, могут быть использованы для создания новых передовых технологий, которые могут продвигать исследовательскую и медицинскую практику.

More information: Xie He et al, A microsized optical spectrometer based on an organic photodetector with an electrically tunable spectral response, Nature Electronics (2024). DOI: 10.1038/s41928-024-01199-9