據(jù)北京理工大學(xué)消息：張軍院士團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)片上光譜復(fù)用感知架構(gòu)，自主研制了國(guó)際首款百通道百萬(wàn)像素高光譜實(shí)時(shí)成像器件，光能利用率創(chuàng)造世界最高紀(jì)錄。北京時(shí)間11月7日，團(tuán)隊(duì)相關(guān)成果在線發(fā)表在《自然》國(guó)際雜志上。

據(jù)介紹，光譜被稱為“光基因”，代表了光信號(hào)在不同波段的強(qiáng)度分布。高光譜成像技術(shù)能夠同時(shí)獲取目標(biāo)的空間結(jié)構(gòu)信息和數(shù)十甚至上百個(gè)波段的光譜信息，可以精準(zhǔn)識(shí)別目標(biāo)材質(zhì)特征，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境精準(zhǔn)辨識(shí)，在衛(wèi)星遙感、深空探測(cè)、新質(zhì)裝備等諸多領(lǐng)域具有重大應(yīng)用，是世界各國(guó)競(jìng)相追逐的研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)?，F(xiàn)有高光譜成像技術(shù)受限于幾何分光和窄帶測(cè)量的傳統(tǒng)模式，空間、時(shí)間、光譜分辨率互相折中，系統(tǒng)體積大、重量重、難集成，嚴(yán)重制約了其在重大領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。

面向未來新質(zhì)新域應(yīng)用的智能化、輕量化探測(cè)需求，張軍院士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出了片上光譜復(fù)用感知架構(gòu)。該架構(gòu)顛覆傳統(tǒng)分立幾何分光方法，通過集成異化調(diào)控實(shí)現(xiàn)從復(fù)雜系統(tǒng)到集成器件的革新；顛覆傳統(tǒng)窄帶測(cè)量機(jī)理，通過寬帶耦合測(cè)量實(shí)現(xiàn)光通量的跨越提升；顛覆傳統(tǒng)物理測(cè)量輸出模式，通過智能計(jì)算實(shí)現(xiàn)高分辨率高光譜成像。

基于此架構(gòu)，團(tuán)隊(duì)攻克了陣列化寬帶光譜調(diào)控、高光譜智能成像器件制備、大規(guī)模高分辨光譜重建等一系列關(guān)鍵技術(shù)，自主研制了國(guó)內(nèi)首款百通道百萬(wàn)像素高光譜實(shí)時(shí)成像器件，將光能利用率由典型的不足25％跨越提升至74.8％，創(chuàng)造世界最高紀(jì)錄。

據(jù)介紹，該器件僅重?cái)?shù)十克，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在遙感探測(cè)、生命健康、智慧農(nóng)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域展示了廣闊的應(yīng)用前景。在遙感探測(cè)領(lǐng)域，團(tuán)隊(duì)使用該器件拍攝了月球表面的高清光譜視頻，在弱光環(huán)境下實(shí)現(xiàn)觀測(cè)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，展示了該器件優(yōu)異的光能利用率和時(shí)空譜分辨率；在生命健康領(lǐng)域，該器件實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)的血氧檢測(cè)和水質(zhì)污染分析；在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，該器件實(shí)現(xiàn)了高精度的葉綠素檢測(cè)、糖度檢測(cè)以及水果淤傷檢測(cè)；在工業(yè)自動(dòng)化方面，該器件實(shí)現(xiàn)了高精度的紡織物自動(dòng)分揀。

該工作開辟了片上光學(xué)研究新領(lǐng)域，為下一代智能傳感器發(fā)展提供了新方法，推動(dòng)集成電路、電子信息、計(jì)算機(jī)、物理、材料等多學(xué)科的交叉融合發(fā)展，助力我國(guó)智能裝備變軌超越和自立自強(qiáng)。