在健康监测与物质分析领域，光谱仪一直扮演着至关重要的角色，它就像科学家和医生的“慧眼”，能够精准识别物体的化学成分及其含量。然而，传统的高性能光谱仪存在明显短板，不仅体积庞大、价格高昂，而且操作复杂，需要专业人员解读结果。这使得其应用场景主要局限于实验室，在工业生产中进行材料成分检测，或是在医疗领域开展人体指标分析时，往往需要经过繁琐的采样流程，再将样本送至实验室检测。
若能将光谱仪的功能集成到一枚价格亲民的光芯片上，实现物质成分的实时检测，那么精密光谱分析将不再受限于实验室环境，而是可以走进工厂车间、田间地头，甚至融入日常穿戴设备，成为大众都能使用的感知工具。如今，这一设想正逐步成为现实。
徐州光引科技发展有限公司与剑桥大学团队联合宣布，成功研发出一种名为“光学卷积光谱仪”的革命性片上光谱系统，该系统面向量产，有望革新智能终端的交互方式。这一成果不仅攻克了微型光谱仪在性能、体积和成本之间难以兼顾的难题，还为可穿戴设备从“记录型电子产品”向“个性化智能健康管家”升级提供了可能。相关研究已发表在国际顶级期刊《自然·光子学》上。
联合团队从数学原理的底层逻辑出发，首次将卷积运算直接融入光学器件，提出了一种全新的卷积式光谱仪架构。这种设计天然适合微型化和系统级集成，在保证结构简洁、计算高效的同时，能够高保真、高精度地采集光谱信息。该架构将复杂的光学系统集成到一个指甲盖大小的模组中，实现了性能与集成度的完美平衡。它能够精准分析塑料、溶液、药品乃至人体皮下组织等复杂样本中的关键成分，结合人工智能算法，可实现秒级的实时分析。
这款光谱仪的工作带宽覆盖超过500纳米的近红外波段，采样和处理速度达到亚秒级，而整体成本仅为传统设备的千分之一，最低甚至可达万分之一，降至百元级别。这一成本优势将极大地推动该技术走进大众日常生活。
《自然·光子学》的审稿人评价称，这项研究提出的新型微型化近红外测量光谱仪具有原创性，性能显著提升，尤其是将系统成功集成到可穿戴设备中，实现了生物标志物的实时监测，具有显著的经济效益。
长期以来，光谱仪微型化面临着一个行业共性难题：如何在大幅缩小体积、降低成本的同时，保持高测量精度和长期稳定性。苹果公司内部曾有一个代号为“E5”的神秘项目，自乔布斯时代便已启动，其核心目标是利用微型红外光谱系统实现无创血糖检测。尽管苹果持续投入大量资源进行研发，但至今仍未取得实质性突破。这一方向的技术难度极高，被媒体形容为堪比“登月”的挑战。目前，已有的解决方案要么为了缩小体积而牺牲光谱分辨率和带宽，要么系统封装不成熟，无法在真实环境中可靠工作，更难以满足严苛的光谱计量要求。
光引科技作为一家由剑桥大学华人教授创立的硬科技公司，凭借其在光子芯片领域的深厚积累，通过全新的技术路径突破了这一困局。团队提出的卷积式光谱仪架构，从底层数学原理出发，天然契合微型化和系统级集成的需求，在保证结构简洁、计算高效的同时，实现了光谱信息的高保真、高精度采集，从而打破了长期困扰行业的“性能、体积与成本不可能三角”。
可穿戴设备市场也将因这一技术迎来重大变革。自上世纪PPG（光电容积脉搏波）技术发明以来，到2013年第一款PPG智能手环问世，可穿戴设备的核心感知方式并未发生根本性变化。如今，我们日常佩戴的许多智能设备宣称能够检测心率、血氧、睡眠质量等指标，但这些检测本质上仍主要依赖于脉搏波这一单一维度的信号，再通过算法进行间接推算。这意味着，其获取的信息密度有限，能够覆盖的指标范围较窄，检测精度和稳定性也存在明显瓶颈。
相比之下，微型光谱仪带来了质的飞跃。与PPG技术的低维、单点式信息采样不同，光谱仪能够在广阔波段范围内获取连续分布的高密度光谱信息，这些信息包含反映物质本征属性的“光谱指纹”。理论上，只要具备足够高的信噪比、合适的波段设计以及可靠的算法支持，光谱技术就有潜力实现对多种成分和生理指标的直接分析。
光引科技率先论证了微型光谱仪在可穿戴健康管理与疾病风险预测领域的巨大潜力。通过大规模志愿者人体数据采集与分析，并结合先进的神经网络算法，这枚小小的“光谱之眼”已能够实现对多项关键皮下生理指标的无创、实时监测，包括胶原蛋白、皮肤水分、皮肤油脂、血酒精、血乳酸等，甚至具备对血糖变化趋势进行连续监测的潜力。
一旦这项技术实现商业化落地，可穿戴设备将从“记录型电子产品”升级为真正的“个性化智能健康管家”。这不仅是一次硬件能力的提升，更可能推动健康监测、个护医美、运动恢复乃至智能终端交互逻辑的整体革新。目前，光引科技已实现晶圆级规模流片，正在推进技术的规模化封装量产，并积极与业界合作，预计一年内将推出搭载该技术的商业化产品。
