近年來，小型化，甚至微型化已經成為分析儀器，特別是光譜儀器的一個重要的發展方向。由於儀器小型化之後帶來的易便攜、方便DIY等諸多優勢，微型光譜儀越來越引起大家的興趣。體積雖小，內涵頗大,從科學研究到實際應用，微型光譜儀的用武之地不可小覷。

據儀器信息網編輯了解，目前將微型光譜儀用於科學研究的課題組也越來越多，其中華南師範大學詹求強副教授就是其中的一員。據悉，2017年，詹求強曾以第一/通訊作者在Nature Communications發表文章，其中，微型光譜儀發揮了重要作用。日前，儀器信息網編輯特別採訪了詹求強副教授，就微型光譜儀器的優勢、使用情況、未來的發展等進行了深入溝通。

華南師範大學詹求強副教授

詹求強，光學工程博士，華南師範大學光學副教授。主要從事多光子熒光、稀土光子上轉換及其在光學成像等方面的研究。曾先後在瑞典Lund大學、台北陽明大學和香港中文大學訪問/工作。近幾年在華南師大，以第一/通訊作者在Nature Communications, Laser Photonics Review, ACS Nano, Nanoscale等國際學術期刊上發表文章二十多篇，單篇研究性論文被引340餘次，多篇被評為“ESI高被引論文”。申請國家發明專利14項。作為負責人，主持廣東省傑出青年基金項目、國家“香江學者”計劃項目、國家自然基金面上項目、“珠江科技新星”項目、國家青年基金等科研項目。

微型光譜儀VS傳統光譜儀 適合的就是最好的

近年來，由於光纖技術、光柵技術及陣列式探測器技術的發展和成熟，光譜檢測系統形成了光源、採樣單元及攝譜單元相分離的結構形式，整個光譜系統結構更具模塊化，使用更加方便，從而使微型光譜儀成為科研DIY、現場檢測和實時監控的首選儀器。

採訪中，對於微型光譜儀的優勢，詹求強說的最多的就是“方便”。據其介紹，在科研中經常會遇到一些新的問題，往往現成的商業化設備無法滿足需求，這就需要科研工作者自

己對儀器設備進行改進甚至重新搭建。傳統的光譜儀由於光學系統結構比較複雜，固定性比較強，一旦安好了之後移動或者改變比較麻煩且對光路影響較大，很多時候難以勝任。而微型光譜儀的靈活性比較強，其體積小、便攜，科研工作可以根據實驗需求進行DIY，這時候微型光譜儀的優勢就體現得非常明顯了。

此外，詹求強還提到，相對傳統光譜儀動輒幾十萬甚至上百萬的價格而言，微型光譜儀也就幾萬塊，成本相對較低，這也是吸引大家的一個重要原因。

當然，體積的縮寫，必然會引起其性能的折扣。對此，詹求強說，與一些傳統大型光譜儀器來比，微型光譜儀在靈敏度或者分辨率方面肯定要遜色一些，但是這取決於用戶實驗的需求。如果研究對象光譜信號非常弱，就不能用這種集成化的小光譜儀。但對一些信號強度相對來說還可以的科研項目，微型光譜儀的靈敏度都是可以滿足需求的。總之，適合的才是最好的。

實驗室内景

採訪中，我們也參觀了詹求強的光學實驗室，與普通實驗室不同，一眼望去，我們看到了很多搭建的光路，及光學元器件。據介紹，目前詹求強課題組的很多實驗都是基於自己搭建的光路進行的。

微型光譜儀的工作“榮登”Nature Communications

據詹求強介紹，在2008年讀研究生的時候，就開始使用微型光譜儀了，當時用的也是海洋光學的儀器。鑑於不錯的使用感受，詹求強實驗室在2013年的時候購置了3台海洋光學的微型光譜儀：NIRQUEST、QE65pro、QE65000，覆蓋了可見到近紅外、近紅外到中紅外的波段，並且配備了拉曼檢測的功能。

多年來，詹求強課題組一直圍繞顯微超分辨成像、發光機理研究兩個方面開展研究，取得了一系列的研究成果。特別值得一提的是，2017年，詹求強在Nature Communications上發表論文，提出基於上轉換納米晶體實現高效光控發光損耗方法，並將此方案應用到了受激發射損耗顯微技術（Stimulated emission depletion， STED）技術。其中，海洋光學的QE65000起到了重要的作用。

據介紹，在該項工作中，詹求強自主搭建了價格低廉、高效的超分辨STED光學成像系統，並成功實現了高分辨率、雙色STED超分辨成像，分辨率可達66nm，與單激發光成像相比得到了約13倍的提高。同時，該技術還具有單激光實現多色STED成像的獨特優勢。

此外，該研究工作通過結合稀土摻雜上轉換納米晶體獨特的光學特性以及物質間相互作用效果，實現了一種低光功率高發光損耗效率的光控損耗過程，為降低STED技術的光功率要求提出了一種新的解決思路。同時，較低的損耗光功率對STED技術在生物顯微成像中的進一步應用也有著非凡的意義，將大幅度地提升STED技術對生物樣品的友好性。

對於當前的研究工作，詹求強表示，其現階段的工作聚焦光學成像、光譜檢測等前沿技術的開發，偏重於基礎研究，為以後的儀器開發做準備。據悉，目前詹求強一個很大的研究興趣是在同樣基礎層面下降低對激光器的要求。他說，從大型的飛秒激光器，到淘寶上隨處可以買到的普通激光器，甚至是一個激光筆，提高技術的普及率，成本也就會大幅下降。

性能的提升或將進一步推動微型光譜儀應用

總的來說，詹求強還是非常看好微型光譜儀的應用前景，特別是在光學快速檢測以及系統開發方面優勢明顯。 “除了科研，微型光譜儀在企業的應用，尤其在食品安全、珠寶檢測等一些與日常生活緊密相關的領域有很好的應用前景。”

詹求強說，目前微型光譜儀的應用應該處於和市場融合的階段。其分析說，就現在的應用情況而言，很多問題不在光譜儀層面，而應在檢測機理的研究及檢測方法的開發方面多下功夫。

當然，性能的提升也將進一步促進儀器的應用。詹求強表示，如果微型光譜儀的靈敏度以及光柵的分辨率還能進一步提升的話，也許將來有一天可以完成或者替代部分整機系統的工作。 “在又便攜，又低成本的情況下，當微型光譜儀的性能滿足絕大部分應用需求的時候，大部分人都會喜歡的。”

而對於當前的“微型”概念，詹求強認為沒必要非要追求太小，一隻手可以拿起來或者很容易便攜的，都可以叫做微型光譜儀。詹求強說，微型光譜儀可以分不同的檔次，其實也可以考慮稍微把儀器做大一些，通過更好的空間設計讓光譜分辨率及靈敏度進一步提升。

後記：在採訪中，詹求強多次表示，希望和儀器廠商聯手建立合作實驗室。詹求強說，儀器廠商和用戶之間，可以不是單純的買賣儀器的關係，還可以上升一步到合作層面，對雙方都有益處。一方面，合作實驗室可以促進新技術的應用推廣，助力科研工作的開展，提升學生的培訓水平；另一方面，高校和企業有很多的互補性，高校實驗室的研究偏基礎前沿，而企業對市場的需求更了解，雙方可以合作進行一些實用技術的二次開發等。