片上光谱复用感知架构工作原理示意图。研究团队供图
本报讯(记者温才妃 通讯员吴楠)中国工程院院士、北京理工大学教授张军团队首创片上光谱复用感知架构,自主研制了全球首款百通道百万像素高光谱实时成像器件,光能利用率创造世界纪录。11月7日,相关研究成果发表于《自然》。
团队提出了片上光谱复用感知理论与技术,改变了传统几何分光、窄带测量、物理输出模式,实现了片上宽带异化调控的高光谱成像。团队自主研制出高光谱智能成像器件,将光能利用率由典型的不足25%跨越提升至74.8%。该器件仅重数十克,工作波段覆盖了可见光和近红外超宽波段,具有国际领先的空-时-谱分辨率,拥有完全自主知识产权。
面向未来新质新域应用的智能化、轻量化探测需求,团队创新提出了片上光谱宽带感知架构。该架构不同于传统分立几何分光方法,通过集成异化调控实现从复杂系统到集成器件的革新;不同于传统窄带测量机理,通过宽带耦合测量实现光通量的跨越提升;不同于传统物理测量输出模式,通过智能计算实现高分辨率高光谱成像。基于此架构,团队攻克了阵列化宽带光谱调控、高光谱智能成像器件制备、大规模高分辨光谱重建等一系列关键技术,自主研制出国内首款百通道百万像素高光谱实时成像器件。
论文通讯作者兼第一作者、北京理工大学教授边丽蘅表示,该器件在遥感探测、生命健康、智慧农业、工业自动化等领域有广阔的应用前景。在遥感探测领域,团队使用该器件拍摄了月球表面的高清光谱视频,在弱光环境下实现观测目标的动态远程监测;在生命健康领域,该器件实现了动态血氧检测和水质污染分析;在智慧农业领域,该器件实现了叶绿素、糖度和水果淤伤的高精度检测;在工业自动化方面,该器件实现了纺织物的高精度自动分拣。
《中国科学报》 (2024-11-08 第1版 要闻)