全球首款亞埃米級光譜成像技術問世

清華成功研製“玉衡”芯片

【香港中通社十六日電】據中國清華大學十五日消息，該校電子工程系方璐教授團隊在智能光子領域取得重大突破，成功研製出全球首款亞埃米級快照光譜成像芯片“玉衡”，標誌着中國智能光子技術在高精度成像測量領域邁上新台階。相關研究成果在線發表於學術期刊《自然》。

光譜記錄着光在不同波長下的強度變化，揭示了物質與光的相互作用，是解析成份、結構與特性的“光學密鑰”。

長期以來，傳統光譜測量受限於分光採集與固化結構，光譜分辨率與成像通量間的固有矛盾始終是該領域未破解的科學難題。

對此，科研團隊基於智能光子原理，創新提出可重構計算光學成像架構，將傳統物理分光限制轉化為光子調制與計算重建過程。

通過挖掘隨機干涉掩膜與鈮酸鋰材料的電光重構特性，團隊實現高維光譜調制與高通量解調的協同計算，最終研製出“玉衡”芯片。“玉衡”芯片僅約兩厘米×兩厘米×○點五厘米，卻可在四百至一千納米的寬光譜範圍內，實現亞埃米級光譜分辨率、千萬像素級空間分辨率的快照光譜成像，能在單次快照中同步獲取全光譜與全空間信息，其快照光譜成像的分辨能力提升兩個數量級，突破了光譜分辨率與成像通量無法兼得的長期瓶頸，為高分辨光譜成像開闢了新路徑。

方璐表示，“玉衡”攻克了光譜成像系統的分辨率、效率與集成度難題，可廣泛應用於機器智能、機載遙感、天文觀測等領域。

以天文觀測為例，“玉衡”的快照式成像每秒可獲取近萬顆恒星的完整光譜，有望將銀河系千億顆恒星的光譜巡天周期從數千年縮短至十年以內。憑借微型化設計，它還可搭載於衛星，有望在數年內繪製出人類前所未有的宇宙光譜圖景。

據悉，目前課題組正基於原理樣片，加速工程化樣機與系統級優化，並將在十點四米口徑加那利大型望遠鏡上展開測試應用。