郑麒麟，文 龙，陈 沁

基于散斑检测的微型计算光谱仪研究进展

郑麒麟，文 龙，陈 沁*

暨南大学纳米光子学研究院，广东 广州 510632

光谱分析技术具有快速、准确和绿色检测的特点，在科学研究、信息、生物医疗、食药检测、农业、环境和安防等领域有广泛而且重要的应用。然而现有光谱技术与检测设备通常较为庞大复杂，难以适合现场快检、轻载荷平台等便携式应用场景。近年来，微型光谱检测技术和设备受到广泛关注并得到迅速发展，具有尺寸、重量、功耗等方面的显著优势，尤其是基于散斑检测的计算光谱分析技术，可以通过记录分析散射元件对被测光形成的散斑图获得高精度的光谱信息。本文将介绍相关技术原理和技术发展现状，分析现有技术性能和优缺点，讨论并总结未来发展方向和应用前景。

光谱；散斑；微型光谱仪；压缩感知

1 引 言

光是一种电磁波，具有丰富的频率信息。不同物质根据其化学成分和相对含量的不同，呈现出不同的光谱特征。光谱分析技术通过发射、吸收和散射光谱等方法实现准确迅速的非接触式传感检测，因此在生物化学传感和材料分析等方面具有显著优势，广泛应用于科学研究、生物医疗、食药检测、农业、环境和安防等领域[1]。光谱分析的设备，按工作波段，有紫外-可见光谱仪、红外光谱仪、太赫兹光谱仪等[2-4]；按工作原理，有色散型光谱仪和傅里叶变换型光谱仪等[5-6]。这些光谱仪都包括光束控制单元、频谱分光单元或干涉单元、光电探测单元等，因此常规的光谱分析设备体积大、质量重、成本高、操作复杂，基本上集中在实验室环境使用，难以满足现场快检、轻载荷平台和可穿戴等便携式应用场景的技术需求[7-9]。……