北京清華大學研發「玉衡」晶片 全球首款亞埃米級快照光譜晶片

北京清華大學研發「玉衡」晶片，圖爲該晶片成像概念圖。（取自科技日報）

北京清華大學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晶片「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臺階。相關研究成果在線發表於學術期刊《自然》。

中通社報導，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，是解析成分、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采集與固化結構，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爲光子調製與計算重建過程。

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製與高通量解調的協同計算，最終研製出「玉衡」晶片。玉衡晶片僅約2釐米×2釐米×0.5釐米，卻可在400至1000奈米的寬光譜範圍內，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，爲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，以天文觀測爲例，「玉衡」的快照式成像每秒可獲取近萬顆恆星的完整光譜，有望將銀河系千億顆恆星的光譜巡天週期從數千年縮短至十年以內，憑藉微型化設計，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10.4米口徑加那利大型望遠鏡上進行測試應用。