微锥不需要皮米级的泄漏模式
通过快照测量获得丰富的光物质相互作用信息的精度使得光谱学成为现代工业和科学研究不可或缺的。传统笨重的光谱仪的小型化受到广泛应用的强烈推动，包括生物/医学传感、材料分析、光通信和光源表征。
相当长一段时间以来，研究人员一直在设计光谱仪以降低成本、提高灵活性、减小尺寸、提高稳定性和提高性能。然而，上述方面之间的内在权衡限制了小型化这一长期主题的推进。通常，具有色散元件的光谱仪需要额外的空间分离，并且往往会留下很大的足迹。
基于滤波器(包括窄带和重建类型)的设计会因吸收或反射而导致功率损耗，并且由于有限的通道数而导致分辨率和带宽有限。片上光谱仪依赖于纳米制造，并且往往具有非常低的宽带操作耦合效率。
最重要的是，仍然难以找到一种灵活、低成本、性能稳定的微型光谱仪。
在eLight上发表的一篇新论文中，由浙江大学马耀光教授领导的一组科学家开发了一种紧凑型光谱仪，该光谱仪集成了用于高光谱成像的多个锥形尖端。
该光谱仪利用从弯曲的微纤维锥形尖端投射出的复杂泄漏模式散斑，该尖端可唯一确定输入信号的波长。通过与互补金属氧化物半导体 (CMOS) 成像传感器的固态封装，我们的光谱仪的数据采集可以使用单个快照完成，无需外部设备。
轻量级视觉转换器 (ViT) 网络用于分析 CMOS 图像传感器 (CIS) 记录的复杂帧。光谱信息与泄漏模式图像之间的相关性可以在训练后轻松构建。此外，这款微型高性能设备采用低成本元件制造(光谱仪的核心部件成本不到 15 美元)。它可以长期使用，同时保持准确性和可靠性。
多模干扰会产生与光谱信息相关的随机散斑。然而，大多数基于它的光谱仪设计都依赖于随机介质，例如粗糙表面、多模光纤、积分球或光子晶体。这些通常需要额外的笨重或昂贵的设备，例如高性能相机甚至显微镜，才能完成测量。
另一方面，微纤维是操纵光场的理想工具，具有可定制的色散和较小的占地面积。实验通常使用超细纤维来将光限制在纤维内部以尽可能长地传播。如果在非绝热条件下拉制微纤维锥形，则由光纤几何形状引起的不同模式之间的耦合将产生微纤维应用通常不需要的泄漏模式。
然而，浙江大学的研究人员通过研究诱发的随机散斑来恢复隐藏的光谱信息，设法利用泄漏模式，同时设计锥形的绘制条件以在 1 mm 的锥形区域内最大化泄漏模式的产生。光谱仪可以在 0.3-1 毫米范围内操作。快照测量可实现约 1.5 pm 的分辨率。
展示的低成本、可扩展光谱仪也可以在一个 CIS 芯片上大规模实施，以展示高光谱成像。所提出的微锥高光谱成像仪的数据与传统光谱仪的数据之间的高度一致性显示了其设计的巨大潜力。
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