Qumi系列新品|| 单光子光谱仪Qumi-Spectra
做弱光光谱的科研同仁，或许率都
做弱光光谱的科研同仁，或许率都遇到过类似的困境：单分子荧光、弱拉曼散射、量子光源表征、近红表长波检测…… 信号自身就弱到近乎隐没，传统基于半导体探测器的光谱仪要么信噪比惨不忍见，要么得拉满积分功夫熬几个幼时，还不愿定能拿到干净靠得住的谱线。尤其到 1700 nm 以上的长波近红表区，商用 InGaAs 探测器的活络度更是直线降落，好多极弱光尝试底子无从发展。
Qumi 系列单光子级科研仪器再添新成员 ——高活络度单光子光谱检测系统Qumi-Spectra正式推出。依附十余年超导纳米线单光子探测器（SNSPD）全栈自研积淀，我妹浇橼量子通讯、光量子推算等极限场景反复验证过的单光子探测能力，齐全落地到光谱检测场景。两条互补技术路线同时覆盖宽谱高精丈量与高速快照丈量，从主题芯片、封装工艺到整机系统全链路自主可控，真正把量子级的极限活络度，做成科研场景里好用、耐用的实用化仪器。
01 换一条技术路线，突破弱光光谱的活络度天花板
传统光谱仪的机能瓶颈，性质上卡在探测器上。硅基、铟镓砷这类半导体探测器，本征噪声高、长波响应差，面对极弱光信号时，有效特点峰往往直接覆没在噪声里，只能靠提高引发功率、耽搁积分功夫硬充数据 —— 但好多光敏样品、单分子系统底子经不起强光照射，这条路早已走到物理上限。
超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的出现，从本原上改写了弱光探测的游戏规定：近乎鼓和的探测效能、极低的暗计数噪声、覆盖紫表到中红表的宽谱响应、皮秒级功夫分辨，天生就是捉拿极弱光信号的 “利器”。但要把 SNSPD 做成好用的光谱仪，绝非 “探测器 + 单色仪” 单一拼接。现有规划普遍面对技术瓶颈：多像素规划带宽与分辨率难以两全，单像素规划活络杜纂速度此长彼消，推算沉构规划又存在标定复杂、噪声敏感等问题。
我们从主题器件机能提升与光学系统协同优化两端同时发力，聚焦单像素读出架构，打磨出两条定位清澈、机能扎实的实用化技术路线，两全活络度、分辨率、带宽与丈量速度。
02两大技术规划，覆盖全场景弱光光谱需要
1. 光栅扫描式宽谱高效光谱仪：钻营极限活络杜纂分辨率
面向对丈量速度要求不高，但对活络度、分辨率、谱宽要求严苛的场景，我们打造了这套宽谱高精规划，把单光子光谱的综合机能拉到新高度。
图1： Qumi-Spectra光栅扫描式光谱仪结构示意图
共同高分辨光栅单色仪与优化的耦合光路，系统主题肠能指标如下：
?极限活络度达 –125 dBm（信噪比＞5dB），可不变捉拿比通例检测极限弱数万倍的光信号 ；
?光谱分辨率优于0.1 nm，极限前提下，光谱仪可不变分辨 <0.01 nm的光谱细节 ；
?超宽工作谱段 800–2400nm，覆盖近红表到短波红表全区间，尤其在 1700nm 以上长波区域，活络度较商用 InGaAs 探测器光谱仪提升四个数量级，长波弱光检测优势碾压传统规划。
适合场景：单分子光谱、量子光源表征、低维资料弱信号测试、痕量物质检测等钻营极限探测精度的尝试。
2. 功夫拉伸快照式光谱仪：高速丈量，捉拿瞬态光谱
针对扫描式光谱速度慢、无法观测动态过程的痛点，我们基于色散嘎凤叶变换道理，打造了快照式功夫拉伸光谱规划 —— 不用机械扫描，单次采集就能拿到齐全光谱，真正实现高速动态光谱检测。
图2： Qumi-Spectra功夫拉伸快照式光谱仪结构示意图
搭配高色散系数赔偿光纤，系统实现了速杜纂机能的平衡：
?毫秒级甚至更快实现单次光谱丈量，全程维持单光子级活络度 ；
?约 700 nm 工作带宽，宽谱领域内一次性实现光谱数据采集 ；
?约 1 nm 光谱分辨率，满足绝大无数动态场景的谱分辨需要。
出格适合瞬态过程、动态光谱成像、脉冲光谱分析等功夫分辨场景。
03不止于量子，赋能多领域弱光光谱钻研
这套单光子光谱系统的能力，早已不局限于量子信息领域，凡是面对 “信号弱、噪声大、测禁绝” 痛点的光谱场景，都能阐扬显著价值：
?量子光子学：单光子源光谱表征、量子通讯波段光谱分析、纠缠光子对光谱丈量、微纳光子器件机能测试 ；
?生物与分子科学：单分子荧光光谱检测、低浓度弱拉曼光谱、深层生物组织近红表光谱、活体动态光谱监测 ；
?资料与光电器件：低维半导体资料光电个性表征、薄膜资料弱吸收光谱、光子晶体 / 超表表光谱测试 ；
?前沿交叉领域：天文极弱光谱探测、环境痕量气体检测、微区光谱成像、瞬态光谱动力学钻研。
结语
从千公里光纤中捞出单个光子，到极弱光下分辨每一条精密谱线，底层的技术逻辑始终相通：极致地管控每一个光子，极致地从噪声中提取有效信号。
Qumi 系列从显微成像拓展到光谱检测，变的是利用场景，不变的是我们把量子级硬核技术下沉到科研仪器里的初心。我们不想做只存在于尝试室的炫技样品，而是要做出真正能助科研人解决现实问题、不变好用的单光子级科研仪器。
目前两套单光子光谱规划均已盛开测试与定造合作，无论是极限弱光光谱检测，还是高速瞬态光谱丈量，都欢迎有需要的科研同仁互换探求，一路解锁更多被噪声遮蔽的微观光谱信息。
