在健康監測與物質分析領域，光譜儀一直扮演著至關重要的角色，它就像科學家和醫生的“慧眼”，能夠精準識別物體的化學成分及其含量。然而，傳統的高性能光譜儀存在明顯短板，不僅體積龐大、價格高昂，而且操作復雜，需要專業人員解讀結果。這使得其應用場景主要局限于實驗室，在工業生產中進行材料成分檢測，或是在醫療領域開展人體指標分析時，往往需要經過繁瑣的采樣流程，再將樣本送至實驗室檢測。
若能將光譜儀的功能集成到一枚價格親民的光芯片上，實現物質成分的實時檢測，那么精密光譜分析將不再受限于實驗室環境，而是可以走進工廠車間、田間地頭，甚至融入日常穿戴設備，成為大眾都能使用的感知工具。如今，這一設想正逐步成為現實。
徐州光引科技發展有限公司與劍橋大學團隊聯合宣布，成功研發出一種名為“光學卷積光譜儀”的革命性片上光譜系統，該系統面向量產，有望革新智能終端的交互方式。這一成果不僅攻克了微型光譜儀在性能、體積和成本之間難以兼顧的難題，還為可穿戴設備從“記錄型電子產品”向“個性化智能健康管家”升級提供了可能。相關研究已發表在國際頂級期刊《自然·光子學》上。
聯合團隊從數學原理的底層邏輯出發，首次將卷積運算直接融入光學器件，提出了一種全新的卷積式光譜儀架構。這種設計天然適合微型化和系統級集成，在保證結構簡潔、計算高效的同時，能夠高保真、高精度地采集光譜信息。該架構將復雜的光學系統集成到一個指甲蓋大小的模組中，實現了性能與集成度的完美平衡。它能夠精準分析塑料、溶液、藥品乃至人體皮下組織等復雜樣本中的關鍵成分，結合人工智能算法，可實現秒級的實時分析。
這款光譜儀的工作帶寬覆蓋超過500納米的近紅外波段，采樣和處理速度達到亞秒級，而整體成本僅為傳統設備的千分之一，最低甚至可達萬分之一，降至百元級別。這一成本優勢將極大地推動該技術走進大眾日常生活。
《自然·光子學》的審稿人評價稱，這項研究提出的新型微型化近紅外測量光譜儀具有原創性，性能顯著提升，尤其是將系統成功集成到可穿戴設備中，實現了生物標志物的實時監測，具有顯著的經濟效益。
長期以來，光譜儀微型化面臨著一個行業共性難題：如何在大幅縮小體積、降低成本的同時，保持高測量精度和長期穩定性。蘋果公司內部曾有一個代號為“E5”的神秘項目，自喬布斯時代便已啟動，其核心目標是利用微型紅外光譜系統實現無創血糖檢測。盡管蘋果持續投入大量資源進行研發，但至今仍未取得實質性突破。這一方向的技術難度極高，被媒體形容為堪比“登月”的挑戰。目前，已有的解決方案要么為了縮小體積而犧牲光譜分辨率和帶寬，要么系統封裝不成熟，無法在真實環境中可靠工作，更難以滿足嚴苛的光譜計量要求。
光引科技作為一家由劍橋大學華人教授創立的硬科技公司，憑借其在光子芯片領域的深厚積累，通過全新的技術路徑突破了這一困局。團隊提出的卷積式光譜儀架構，從底層數學原理出發，天然契合微型化和系統級集成的需求，在保證結構簡潔、計算高效的同時，實現了光譜信息的高保真、高精度采集，從而打破了長期困擾行業的“性能、體積與成本不可能三角”。
可穿戴設備市場也將因這一技術迎來重大變革。自上世紀PPG（光電容積脈搏波）技術發明以來，到2013年第一款PPG智能手環問世，可穿戴設備的核心感知方式并未發生根本性變化。如今，我們日常佩戴的許多智能設備宣稱能夠檢測心率、血氧、睡眠質量等指標，但這些檢測本質上仍主要依賴于脈搏波這一單一維度的信號，再通過算法進行間接推算。這意味著，其獲取的信息密度有限，能夠覆蓋的指標范圍較窄，檢測精度和穩定性也存在明顯瓶頸。
相比之下，微型光譜儀帶來了質的飛躍。與PPG技術的低維、單點式信息采樣不同，光譜儀能夠在廣闊波段范圍內獲取連續分布的高密度光譜信息，這些信息包含反映物質本征屬性的“光譜指紋”。理論上，只要具備足夠高的信噪比、合適的波段設計以及可靠的算法支持，光譜技術就有潛力實現對多種成分和生理指標的直接分析。
光引科技率先論證了微型光譜儀在可穿戴健康管理與疾病風險預測領域的巨大潛力。通過大規模志愿者人體數據采集與分析，并結合先進的神經網絡算法，這枚小小的“光譜之眼”已能夠實現對多項關鍵皮下生理指標的無創、實時監測，包括膠原蛋白、皮膚水分、皮膚油脂、血酒精、血乳酸等，甚至具備對血糖變化趨勢進行連續監測的潛力。
一旦這項技術實現商業化落地，可穿戴設備將從“記錄型電子產品”升級為真正的“個性化智能健康管家”。這不僅是一次硬件能力的提升，更可能推動健康監測、個護醫美、運動恢復乃至智能終端交互邏輯的整體革新。目前，光引科技已實現晶圓級規模流片，正在推進技術的規模化封裝量產，并積極與業界合作，預計一年內將推出搭載該技術的商業化產品。
