新方法将光分析能力直接集成到成像硬件中

一款新型微芯片有望赋予相机和传感系统更清晰的视野，帮助它们探测到标准彩色成像系统无法看见的材料与环境中的细微差异。

在浙江大学与皇家墨尔本理工大学（RMIT）合作开展的研究中，科学家们展示了一种将光分析能力直接集成到成像硬件中的新方法。

相机在捕捉图像方面非常高效，但机器视觉、自动检测和环境监测等应用依赖的是对不同颜色和光波长的理解，而不仅仅是物体的外观。这些信息可以揭示出人眼看上去完全相同的材料、表面状况或环境变化之间的差异。

到目前为止，提取这类细节通常需要单独的专用仪器。这项新研究指出了一种替代方案：光分析与成像同步进行，而非由外部实验室设备完成。

该成果发表在《自然·电子学》上，展示了这款紧凑型设备如何在不依赖笨重外部设备的情况下支持实际应用。

RMIT的研究者由杰出教授Baohua Jia领导，在纳米制造、光学表征和器件测试方面贡献了专业知识，与浙江大学Jianrong Qiu教授团队密切合作，评估了集成系统的性能。

在RMIT，高度专业化的纳米加工实验室设备可以实时构建并成像比人类头发丝小约1000倍的结构。

这次合作将超快激光加工与应用光子学结合，把一种新的物理方法转化为可行的原型。Jianrong Qiu、Bo Zhang和Zhuo Wang是该论文的通讯作者，Han Lin博士为共同作者。

Baohua Jia表示："这不是事后增加更多的图像处理，而是引入了一个新的物理组件，在传感器附近以极小的尺度对光进行分离。"

工作原理

研究人员利用超快激光脉冲在透明材料内部制造出微小的螺旋结构，并借助专用光学系统对其进行可视化。这些结构如同微观级别的光分类器，将入射光分解为传感器可读取的不同模式。

实际上，这使得紧凑型设备能够就地分析光线，无需运动部件或额外设备。该方法适用于可见光和近红外光，且基本不受观察角度影响，克服了现有微尺度技术的多项常见局限。

从概念到工作原型

为验证该方法的可行性，团队将该结构与商用图像传感器集成，并展示了其能够探测光谱信息并支持微观光谱成像。

Han Lin说："在芯片层面证明一个概念可行，是关键一步。"

Jianrong Qiu说："这有助于将讨论从理论上的可能性推进到未来实际可以构建什么样的传感系统，"

研究者表示，这项工作仍处于早期阶段，尚未成为成熟产品，但它为构建超越单纯图像捕获的紧凑型传感工具确立了新策略。

Bo Zhang说："下一步包括扩大制造规模、测试其他材料，以及优化用于重建光信息的软件。"

相关链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41928-026-01618-z