En los últimos años, los espectrómetros miniaturizados basados ​​en codificación espaciotemporal espectral y técnicas de cálculo numérico han ganado una amplia atención. Sin embargo, los diseños complejos de dispersores junto con materiales avanzados y tecnologías de fabricación de precisión sustentan principalmente los diseños miniaturizados existentes. Además, los complejos problemas de calibración relacionados con la codificación espectral impiden aún más la generalización de la simplicidad y la miniaturización.

En un avance reciente, el profesor Shiyuan Liu y su grupo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong han incorporado el principio óptico fundamental de "descomposición en modo coherente de la difracción de banda ancha" en su exploración de técnicas de medición espectral. Su trabajo ha llevado al desarrollo de un espectrómetro computacional basado en difracción excepcionalmente optimizado.

Los resultados de la investigación, titulados "Espectrómetro computacional basado en difracción ultrasimplificado", se publicaron en Light:Science &Applications. y obtuvo reconocimiento como artículo de portada.

"Presentamos un diseño de espectrómetro novedoso y sencillo basado en el mapeo de difracción de banda ancha para codificación espectral. Nuestro enfoque innovador incorpora un orificio de forma arbitraria como un dispersor parcial basado en difracción, ubicado frente al detector. Esto elimina la necesidad para diseños complejos de precodificación, lo que hace que el espectrómetro sea ultrasimplificado y altamente rentable, con un dispositivo dispersor central con un precio de casi un dólar", afirman los científicos.

"Con una sola captura de la imagen de difracción de banda ancha, podemos determinar con precisión el espectro de la luz incidente. Este logro es posible mediante la descomposición en modo coherente de la imagen de banda ancha capturada. En particular, hemos introducido un método de mapeo innovador basado en función de dispersión de puntos basada en el espectro derivada de una única captura de una imagen de difracción monocromática. Este mapeo permite la generación de una función de respuesta espectral completa en la codificación espaciotemporal espectral, eliminando la necesidad de un diseño de codificación previa, una fabricación compleja de alta precisión o una calibración de. la función de respuesta espectral completa", añaden.

"Nuestro espectrómetro desarrollado ha demostrado una precisión de ubicación de pico espectral reconstruida mejor que 1 nm en un ancho de banda de 200 nm y una resolución de pico espectral de 3 nm, dentro de un espacio compacto de menos de media pulgada. Esto representa la primera demostración de un diseño de espectrómetro que integra una estructura de difracción ultrasimplificada y de forma arbitraria", explican.

"Nuestro diseño permite mediciones de espectro de un solo disparo en un amplio rango de longitudes de onda, desde ultravioleta hasta infrarrojo, con integración miniaturizada de laboratorio en chip. Este avance es crucial para aplicaciones portátiles, ya que ofrece alta robustez, bajo costo y estabilidad a largo plazo. "