导读

近红外光谱可精准识别有机分子，广泛应用于农业、食品、工业与医疗领域，但传统光谱仪光路复杂、体型庞大，传统小型化方案也存在信噪比低、可靠性不足等瓶颈。为破解这一难题，友思特完成光谱设备三代技术迭代，从硅基手持设备、锗基短波红外模组到全新架构光谱芯片，逐步突破微型化局限。

01 传统设备的发展瓶颈：传统光谱仪小型化存固有缺陷

• 红外光谱技术（NIR-SWIR）因其对O-H、C-H、N-H等有机官能团的高灵敏度，已成为农业、食品、化工、医疗等领域不可或缺的分析工具。然而，传统光谱仪长期面临一个根本性矛盾：要获得高分辨率、宽波段的光谱信息，就必须依赖复杂的光学系统——光栅、棱镜、干涉仪或MEMS可调滤波器，这些部件不仅体积庞大、成本高昂，而且对环境振动极为敏感。

• 这导致高品质光谱分析长期被禁锢在实验室中。即便近年来出现了便携式光谱仪，其小型化路径仍沿袭“分光+探测”的经典架构：缩小光栅尺寸、采用微型电机、压缩光路。这种“旧思路下的机械缩减”很快触及物理极限——光通量下降、信噪比恶化、可动部件的可靠性始终是消费级应用的死穴。

02 友思特手持光谱仪：便携,锗基红外探测器的工程化突破

面对这一难题，友思特Linksquare手持式近红外光谱仪可以在不牺牲现场可用性的前提下，实现了真正可工程化的微型光谱探测。

LinkSquare 1 采用基于立方体棱镜的漫反射光谱设计，覆盖 400–1000 nm波段，光谱精度 1–44 nm，通过无线WiFi连接手机或电脑。便携式的笔状外形和基于AI平台的光谱分类模型可适合食品、药品类分类与成分比例的快检，比如肉类新鲜度、酒水种类、水果甜度等应用。

但该设备搭载的硅基探测器存在固有局限，检测上限仅 1050 nm，无法覆盖短波红外区间，而该波段是 C-H、O-H 官能团倍频吸收集中的有机分子指纹区，检测能力存在短板，由此催生锗基短波红外探测方案。

03 第二代升级方案：LS SWIR SDK 锗基短波红外传感器

为补齐短波红外检测短板，友思特推出 LS SWIR SDK 光谱传感器，核心技术亮点如下：

1、锗基探测器

相较于硅基器件，锗在 1225–1625 nm短波红外波段具有更高的量子效率，恰好覆盖有机分子的关键吸收特征；

2、8通道滤波阵列

每通道带宽 50 nm，无需机械扫描即可单次获取光谱指纹

3、集成化光学设计

收光光束直径 Φ10 mm，信噪比高达 1000:1，远超同类便携产品

4、蓝牙/USB双模连接

配合专用PC软件，可完成样品扫描、模型训练与AI分类。

实测数据显示，LS SWIR SDK 连续运行 9 小时、完成 1250 次扫描后数据漂移微弱，重复性优异，满足工业级定量分析稳定性标准。依托短波红外光谱优势，该设备可完成塑料、织物等复杂物料的便携分类与成分量化检测。

04 ChipSense™ 光谱芯片：绕过光谱重建的范式革命

4.1 传统滤波架构的固有天花板

LS SWIR SDK 仍沿用 “滤波 + 探测” 传统架构，单通道对应单一窄带滤光片，输出离散波长光强。若提升物质分辨能力需增加通道数量，会同步增大设备体积、复杂化光路，是传统小型化路线无法突破的瓶颈。

4.2 ChipSense™核心硬件原理

友思特 ChipSense™高光谱传感芯片搭载 16 通道谐振腔增强型光电探测器阵列，每个像素为独立法布里 - 珀罗共振腔，内置 InGaAs 吸收层，检测波段覆盖 500–1700 nm；通过灰度光刻精准控制 20–450 nm 调谐层厚度，16 个像素分别具备独特宽峰响应曲线，完整覆盖目标光谱区

光线照射芯片后，像素输出光谱与响应曲线的积分值，16 组积分信号构成专属光谱指纹，可直接导入 PLS、LDA、神经网络等机器学习模型，省去高成本、高算力的光谱重建流程。

4.3 检测性能与实测效果

在牛奶脂肪含量预测案例中，ChipSense™ 的 15 个有效像素（1 通道用于漂移校正）结合 PLS 回归，得到 **R² = 0.92，RPD = 3.57**，与传统微型光谱仪（696 波长点，R²=0.94）相比，仅用 2% 的数据量就达到了相近精度。在四种塑料（PET、LDPE、PP、PS）分类任务中，预测准确率高达 94.9%。

4.4 Nibble 系列集成模组与落地场景

基于该芯片打造的 Nibble 模组高度集成光电器件，分为反射、透射、穿戴手表三种形态，搭配云端分析平台，可快速构建物质分类、成分定量检测模型。

厂商可将该芯片集成至手持设备、物联网传感器、产线设备、智能家电、可穿戴健康设备，应用场景覆盖塑料 / 纺织回收质控、农产品蛋白脂肪定量、穿戴设备血糖、乳酸、生命体征实时监测等。

05 光谱芯片开启感知新时代：三代产品技术定位与行业发展展望

LS SWIR SDK 实现了实验室短波红外检测能力便携化，而 ChipSense™光谱芯片代表光谱微型化终极发展方向。它无需输出专业光谱图谱，依托云端建立芯片信号与物质属性的映射关系，模组可直接输出检测结果，适配工业、民用多元识别需求。

未来光谱芯片可大规模嵌入手机、洗衣机、咖啡机、智能手表等终端，推动 “万物皆可测、万物皆可知” 的智能感知时代到来。

友思特 光谱检测产品系列

友思特基于对光谱微型化路径的理解，推出了覆盖不同需求层次的产品组合：

LinkSquare 1 手持光谱仪

400–1000 nm，硅基探测器，WiFi连接，适用于光谱数据入门级现场检测

LS SWIR SDK 红外光谱仪

1225–1625 nm，创新锗基探测器，8通道，获取光谱曲线数据，高信噪比，面向工业与科研用户，支持模型训练与AI分类

ChipSense™ 光谱芯片

500–1700 nm，InGaAs 16通道多峰阵列，全固态、无扫描，积分响应输出直接建模，可集成至智能家电、穿戴设备与产线检测设备等。

了解友思特光谱检测产品详情：Chipsense™ 光谱传感器芯片 - 光谱芯片 | 磷化铟InP | 短波红外 | 16通道多峰值 | 友思特科技