一种仅需10美元的新型光学传感器可能会将实验室级别的精确度带入可穿戴健康监测器，潜在地允许人们在无需针头的情况下跟踪血糖。该技术还可能改变食品检测、工业质量控制和环境监测。剑桥大学和GlitterinTech（由同一研究小组创办的初创企业）的研究人员开发了一种新型光学光谱仪，将卓越的精确度与极小的尺寸和低成本相结合。该设备仅几厘米宽，可以集成到便携电子设备和可穿戴健康技术中。它的潜在应用范围包括实时监测重要健康指标、识别材料和检测化学成分变化。光学光谱仪通过分析光线来揭示其与之相互作用的物质的信息。它们是医学、制造、化学检测和环境研究中的基本工具。然而，传统上使这些仪器小型化意味着必须牺牲其性能。紧凑型光谱仪通常具有有限的测量范围、降低的分辨率或较低的精确度，使得它们更适合识别物质而不是进行精确测量。研究人员相信，他们的新设计能够克服这些限制。被称为卷积光谱仪的设备利用一种名为卷积定理的数学原理，以一种根本不同的方式分析光。根据团队的说法，这种方法在几个关键领域提供的性能超越了现有类型的光谱仪，包括基于光的色散、傅里叶变换和计算重构的设计。以非凡的精确度分析光的新方法传统光谱仪通常将入射光分离成其组成波长，或利用复杂的计算重构其光谱。新设备采用另一种方法，直接对入射光进行名为卷积的数学运算。为了达到这个目的，研究人员将光学元件按重复的光谱响应按顺序排列。这些元件可以包括不平衡的Mach-Zehnder干涉仪或微环谐振器。通过按比例调整它们，系统可以以受控的线性方式改变其对不同波长的响应。然后使用快速傅里叶变换准确恢复光谱。