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光譜響應(yīng)工程

實(shí)現(xiàn)重建光譜儀的第二種方法是為每個(gè)檢測(cè)器定制不同的光譜響應(yīng)。這可以通過設(shè)計(jì)探測(cè)器本身或集成在探測(cè)器頂部的光學(xué)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)（圖5F）。 通過求解方程，可以重建未知目標(biāo)光譜。整個(gè)過程如圖5F所示?；谶@一原理，幾乎任何能產(chǎn)生不同光譜響應(yīng)函數(shù)的光學(xué)元件都可以應(yīng)用于光譜分析系統(tǒng)，如量子點(diǎn)和光子晶體板。其他設(shè)計(jì)包括液晶、薄膜、標(biāo)準(zhǔn)具陣列，納米結(jié)構(gòu)的光電二極管和超表面在內(nèi)的其他設(shè)計(jì)也已被用作這種策略的基礎(chǔ)。但是，所有這些設(shè)計(jì)都需要分別制造濾波器和檢測(cè)器陣列。這增加了制造的復(fù)雜性并限制了小型化。最近，如圖5I和J所示，光譜響應(yīng)性工程納米結(jié)構(gòu)已被證明可以整合這兩個(gè)功能。例如，基于成分梯度合金化半導(dǎo)體納米線的計(jì)算光譜儀，研究人員提出了一種方法，它可以沿軸向方向分成多個(gè)部分（檢測(cè)器）。這些檢測(cè)器的響應(yīng)功能由于合金成分的逐漸和細(xì)微變化而變化。盡管分辨率仍然適中（約5-10nm），但這種納米線光譜儀將波長(zhǎng)選擇性和光電檢測(cè)功能集成到單個(gè)納米結(jié)構(gòu)中，將占位面積推向數(shù)十微米，比任何其他計(jì)算光譜儀系統(tǒng)低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

然而，隨著光譜儀尺寸的減小，由于物理限制，可以容納的檢測(cè)器的數(shù)量（方程式的數(shù)量）也減小，從而影響了可以實(shí)現(xiàn)的最終光譜分辨率。另外，最小化的光譜儀占用空間減少了光與物質(zhì)的相互作用，從而降低了靈敏度。在后續(xù)工作中，研究人員開發(fā)了可以在波導(dǎo)模式下運(yùn)行的納米線光譜儀，從而為這種超緊湊型設(shè)備提供了改進(jìn)的信噪比。