Reconstructive spectrometers: hardware miniaturization and computational reconstruction

小型化 编码(内存) 计算机科学 钥匙(锁) 解码方法 分光计 编码 计算机硬件 计算机图形学(图像) 先验与后验 人工智能 计算机视觉 迭代重建 多路复用 信号处理 计算机工程 数据采集 计算机体系结构 数据处理 数字信号处理
作者
Yiru Zhang,En-Bo Yang,Hoon Hahn Yoon,Qixiang Cheng,Zhipei Sun,Tawfique Hasan,Weiwei Cai
出处
期刊:eLight [Springer Nature]
卷期号:5 (1) 被引量:11
标识
DOI:10.1186/s43593-025-00101-0
摘要

Abstract Spectrometers serve as indispensable analytical tools across chemistry, materials science, environmental monitoring, medical diagnostics, and beyond. The emergence of reconstructive spectrometers represents a transformative leap in spectral analysis, combining miniaturized encoding hardware with advanced computational algorithms to revolutionize conventional approaches. These devices encode unknown spectral data into measurable signals, for which sophisticated algorithms then decode to reconstruct the original spectrum with high fidelity—all achieved within an ultra-compact footprint. In this review, we first establish the mathematical foundations governing spectral encoding and decoding. We then provide a detailed analysis of encoding strategy and state-of-the-art decoding techniques, followed by recent breakthroughs in hardware design for optimized spectral reconstruction systems. Finally, we address key challenges and future opportunities, offering insights into how reconstructive spectrometers may redefine spectroscopy beyond traditional laboratory settings.
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