清华大学在智能光子领域取得重大突破

近日，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，成功研制出全球首款亚埃米级快照光谱成像芯片“玉衡”，标志着我国智能光子技术在高精度成像测量领域迈上新台阶。相关研究成果以《集成铌酸锂光子学亚埃米级快照光谱成像》（“Integrated lithium niobate photonics for sub-angstrom snapshot spectroscopy”）为题目，在线发表在《自然》（Nature）上。

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“玉衡”光谱成像芯片概念图

科研团队基于智能光子原理，创新提出可重构计算光学成像架构，将传统物理分光限制转化为光子调制与计算重建过程。通过挖掘随机干涉掩膜与铌酸锂材料的电光重构特性，团队实现高维光谱调制与高通量解调的协同计算，最终研制出“玉衡”芯片。

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可重构计算光学成像架构

“玉衡”芯片仅约2厘米×2厘米×0.5厘米，却可在400—1000纳米的宽光谱范围内，实现亚埃米级光谱分辨率、千万像素级空间分辨率的快照光谱成像，能在单次快照中同步获取全光谱与全空间信息，其快照光谱成像的分辨能力提升两个数量级，突破了光谱分辨率与成像通量无法兼得的长期瓶颈，为高分辨光谱成像开辟了新路径。

方璐表示，“玉衡”攻克了光谱成像系统的分辨率、效率与集成度难题，可广泛应用于机器智能、机载遥感、天文观测等领域，以天文观测为例，“玉衡”的快照式成像每秒可获取近万颗恒星的完整光谱，有望将银河系千亿颗恒星的光谱巡天周期从数千年缩短至十年以内，凭借微型化设计，它还可搭载于卫星，有望在数年内绘制出人类前所未有的宇宙光谱图景。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09591-x