據(jù)科技日報報道，清華大學電子工程系方璐教授團隊在智能光子領(lǐng)域取得重大突破，成功研制出全球首款亞埃米級快照光譜成像芯片“玉衡”，這一成果標志著我國智能光子技術(shù)在高精度成像測量領(lǐng)域達到了新的高度。相關(guān)研究成果已在線發(fā)表于國際知名學術(shù)期刊《自然》。

據(jù)了解，傳統(tǒng)光譜測量技術(shù)長期面臨光譜分辨率與成像通量之間的矛盾，這一難題一直未被攻克。方璐教授團隊基于智能光子原理，創(chuàng)新性地提出了可重構(gòu)計算光學成像架構(gòu)，將傳統(tǒng)物理分光的限制轉(zhuǎn)變?yōu)楣庾诱{(diào)制與計算重建的過程。通過深入研究隨機干涉掩膜與鈮酸鋰材料的電光重構(gòu)特性，團隊實現(xiàn)了高維光譜調(diào)制與高通量解調(diào)的協(xié)同計算，最終成功研制出了“玉衡”芯片。

“玉衡”光譜成像芯片概念圖。圖片來源：清華大學

“玉衡”芯片體積小巧，尺寸僅為約 2 厘米 ×2 厘米 ×0.5 厘米，卻能在 400—1000 納米的寬光譜范圍內(nèi)，實現(xiàn)亞埃米級光譜分辨率和千萬像素級空間分辨率的快照光譜成像，能夠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較以往提升了兩個數(shù)量級，成功突破了光譜分辨率與成像通量無法兼得的長期瓶頸，為高分辨光譜成像技術(shù)開辟了新的發(fā)展方向。

方璐教授表示，“玉衡”芯片攻克了光譜成像系統(tǒng)在分辨率、效率與集成度方面的難題，具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，在天文觀測領(lǐng)域，“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(shù)千年縮短至十年以內(nèi)。憑借其微型化設(shè)計，“玉衡”還可搭載于衛(wèi)星，有望在數(shù)年內(nèi)繪制出人類前所未有的宇宙光譜圖景。此外，“玉衡”芯片還可應(yīng)用于機器智能、機載遙感等多個領(lǐng)域，為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展帶來新的機遇和突破。

值得關(guān)注的是，在2013-2024年間，中國光電芯片行業(yè)專利公開數(shù)量持續(xù)攀升，2024年達1291項，較上年增長42項，技術(shù)創(chuàng)新的活力持續(xù)迸發(fā)。而“玉衡”芯片作為該領(lǐng)域的標志性成果，其相關(guān)專利布局與技術(shù)轉(zhuǎn)化，無疑將為我國光電芯片產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供強勁動能。

來源：科技日報等

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