本報訊（記者陳彬）清華大學電子工程系教授方璐團隊成功研製出全球首款亞埃米級快照光譜成像晶片“玉衡”，可實現亞埃米級光譜分辯率、千萬點數級空間分辯率的快照光譜成像。這標誌著我國智慧光子科技在高精度成像量測領域邁上新臺階。相關研究成果日前線上發表於《自然》。
光譜記錄著光在不同波長下的强度變化，揭示了物質與光的相互作用，是解析成分、結構與特性的“光學金鑰”。然而，傳統光譜量測受限於分光採集與固化結構，光譜分辯率與成像通量之間長期存在固有衝突。對此，方璐團隊另闢蹊徑，提出了可重構計算光學成像架構，將物理分光限制轉化為光子調製與重建過程，挖掘隨機干涉掩膜與鈮酸鋰資料的電光重構特性，實現了高維光譜調製與高通量解調的協同計算。
團隊在此基礎上研發的“玉衡”晶片，無需在波長維度犧牲通量，每個點數均可獲取完整光譜資訊。囙此，晶片體積雖然僅為2釐米×2釐米×0.5釐米，卻可在400~1000納米的寬光譜範圍內，實現亞埃米級光譜分辯率、千萬點數級空間分辯率的快照光譜成像，能在單次快照中，同步獲取全光譜與全空間資訊。其快照光譜成像的分辨能力提升兩個數量級，突破了光譜分辯率與成像通量無法兼得的瓶頸，為高分辨光譜成像開闢了新路徑。
據介紹，“玉衡”攻克了光譜成像系統的分辯率、效率與集成度難題，可廣泛應用於機器智慧、機載遙感、天文觀測等領域。團隊開展的光譜巡天實驗驗證顯示，“玉衡”具備應用於光譜巡天，並大幅度提升天文觀測效率的能力。憑藉微型化設計，它還可搭載於衛星，有望繪製出前所未見的宇宙光譜圖景。
現時，研究團隊正基於原理樣片，加速工程化樣機與系統級優化。“玉衡”將在10.4米口徑加那利大型望遠鏡（GTC）上進行測試應用，有望為暗物質、黑洞等基礎物理前沿研究開拓新視野。