近日，上海科技大學信息科學與技術學院虞晶怡、陳佰樂團隊的成果“單像素p-graded-n結微型光譜儀”榮獲2024年中國光學十大進展(應用研究類)提名獎。該研究在超微型光譜儀的技術路線和光譜測量方法上取得了重要進展，為醫療診斷、環境監測、工業檢測等領域帶來了全新的技術方案。相關論文以“Single-pixel P-graded-N junction spectrometers”為題發表于國際學術期刊《自然·通訊》(Nature Communications)。
光譜儀是科學研究和工業應用中重要的分析工具，然而，傳統光譜儀通常依賴光柵或邁克爾遜干涉等光學分光元件，體積龐大、結構復雜、成本高昂，難以滿足便攜化和集成化應用的需求。在食品安全檢測、醫療監測、智能可穿戴設備等領域，市場對高性能、小型化的光譜儀需求迫切，但現有技術難以在設備尺寸、制造成本、功耗及魯棒性之間取得平衡。
面對這一挑戰，研究團隊基于III-V族半導體材料，首次提出了p-graded-n結單像素光譜儀的新型技術路線，突破了傳統光譜儀依賴多通道分光的限制，使單個探測器即可實現寬光譜范圍的高精度測量。該方案通過優化半導體能帶結構，使探測器在不同偏壓下展現動態可調的光譜響應，從而構建光譜重構所需的獨特響應矩陣。相比傳統光譜儀，該設計顯著降低了器件尺寸和制造成本，具備極強的可集成性，為光譜測量技術的革新提供了全新思路。
上海科技大學信息科學與技術學院博士生王景熠、王梓，碩士生潘貝貝為論文共同第一作者。陳佰樂教授和虞晶怡教授為本研究的共同通訊作者，上海科技大學為第一完成單位。本研究的器件制造得到了上海科技大學材料器件中心的支持，相關計算依托上海科技大學圖信中心高性能計算平臺完成。
“中國光學十大進展”評選活動由中國激光雜志社主辦，至今已成功舉辦20屆，以嚴格的評審
標準和高水平的候選研究成果，成為國內光學領域最具權威性和影響力的獎項之一。本次提名不僅是對上海科技大學團隊創新能力的高度認可，也彰顯了該技術在學術界與產業界的廣闊應用前景。
