全球首款亚埃米级光谱成像芯片“玉衡”开启高分建成像新纪元

清华大学电子工程系方璐教授团队在智能光子领域取得重大突破，成功研发出全球首款亚埃米级快照光谱成像芯片“玉衡”。这项突破性成果使我国在高精度光谱成像技术领域的综合性能达到了国际领先水平，相关研究论文已在国际顶级学术期刊《自然》在线发表。

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传统光谱成像技术长期面临分辨率和成像效率的矛盾：提升光谱精度往往需要牺牲成像速度，增加成像通量则会导致光谱分辨率下降。方璐团队通过重构光学成像物理模型，将物理分光过程转化为光子调制与计算重建的协同机制，创新性地利用铌酸锂材料的电光重构特性与随机干涉掩膜技术，实现了高维光谱调制与高通量解调的并行计算。

这款命名为“玉衡”的芯片尺寸仅为2厘米×2厘米×0.5厘米，却能在400-1000纳米宽光谱范围内，同步实现亚埃米级光谱分辨率与千万像素级空间分辨率。其核心突破在于单次快照即可同步捕获全光谱与全空间信息，将光谱成像的分辨能力提升百倍，彻底打破了传统技术中长期存在的光谱精度与成像效率不可兼得的技术瓶颈。

研究团队介绍，“玉衡”芯片通过光子级计算重构，在微型化设计中集成了传统大型光谱仪的核心功能。实验数据显示，该芯片在天文观测应用中展现出卓越性能：每秒可获取近万颗恒星的全光谱数据，使银河系千亿颗恒星的光谱巡天周期从数千年压缩至十年以内。这种高效成像能力结合其毫米级尺寸，为实现卫星搭载创造了可能，未来有望在数年内绘制出人类历史上最完整的宇宙光谱图谱。

除天文领域外，“玉衡”芯片在机器视觉、遥感监测等场景同样具有重要应用价值。其突破性的光谱-空间信息同步获取能力，可为工业检测提供微米级缺陷识别，在环境监测中实现大气成分实时分析。方璐教授指出，该技术通过计算光学架构创新，成功解决了高精度光谱成像系统的分辨率、效率与集成度三大核心难题，为智能光子技术的发展开辟了全新路径。