近日，清華大學(xué)電子工程系方璐教授團(tuán)隊(duì)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”，標(biāo)志著我國智能光子技術(shù)在高精度成像測量領(lǐng)域邁上新臺階。相關(guān)研究成果以《集成鈮酸鋰光子學(xué)亞埃米級快照光譜成像》（“Integrated lithium niobate photonics for sub-angstrom snapshot spectroscopy”）為題目，在線發(fā)表在《自然》（Nature）上。

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“玉衡”光譜成像芯片概念圖

科研團(tuán)隊(duì)基于智能光子原理，創(chuàng)新提出可重構(gòu)計(jì)算光學(xué)成像架構(gòu)，將傳統(tǒng)物理分光限制轉(zhuǎn)化為光子調(diào)制與計(jì)算重建過程。通過挖掘隨機(jī)干涉掩膜與鈮酸鋰材料的電光重構(gòu)特性，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)高維光譜調(diào)制與高通量解調(diào)的協(xié)同計(jì)算，最終研制出“玉衡”芯片。

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可重構(gòu)計(jì)算光學(xué)成像架構(gòu)

“玉衡”芯片僅約2厘米×2厘米×0.5厘米，卻可在400—1000納米的寬光譜范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)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(shù)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辟了新路徑。

方璐表示，“玉衡”攻克了光譜成像系統(tǒng)的分辨率、效率與集成度難題，可廣泛應(yīng)用于機(jī)器智能、機(jī)載遙感、天文觀測等領(lǐng)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(shù)千年縮短至十年以內(nèi)，憑借微型化設(shè)計(jì)，它還可搭載于衛(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。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09591-x