在智能光电成像器件领域,中国科研团队再次传来振奋人心的消息,北京理工大学张军院士团队在国际权威期刊《自然》上发表了他们的最新研究成果,成功研制出国际首款百通道百万像素高光谱实时成像器件,这一突破性进展不仅创造了光能利用率的世界最高纪录,更为片上光学研究开启了全新的篇章。
突破传统,创新架构
光谱被称为“光基因”,代表了光信号在不同波段的强度分布,高光谱成像技术能够同时获取目标的空间结构信息和数十甚至上百个波段的光谱信息,从而精准识别目标材质特征,实现复杂环境的精准辨识,传统的高光谱成像技术受限于几何分光和窄带测量的传统模式,系统体积大、重量重、难集成,严重制约了其在重大领域的发展和应用。
针对这些瓶颈问题,张军院士团队从2008年起,历经多年攻关,创新性提出了片上光谱复用感知架构,这一架构颠覆了传统的几何分光架构、窄带测量机理和物理测量输出模式,通过集成异化调控实现从复杂系统到集成器件的革新,通过宽带耦合测量实现光通量的跨越提升,通过智能计算实现高分辨率高光谱成像。
核心技术,自主研制
基于片上光谱复用感知架构,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,自主研制了国内首款百通道百万像素高光谱实时成像器件,该器件将光能利用率由典型的不足25%提升至74.8%,创造了世界最高纪录,该器件仅重数十克,体积小巧,具有完全自主知识产权。
广泛应用,前景广阔
这款高光谱智能成像器件在遥感探测、生命健康、智慧农业、工业自动化等多个领域展示了广阔的应用前景,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,实现了对观测目标的动态远程监测,在生命健康领域,该器件实现了动态的血氧检测和水质污染分析,在智慧农业领域,该器件能够高精度的检测叶绿素、糖度以及水果淤伤,在工业自动化方面,该器件实现了高精度的纺织物自动分拣。
推动发展,助力自立
这一突破性成果不仅开辟了片上光学研究的新领域,更为下一代智能传感器的发展提供了新方法,它推动了集成电路、电子信息、计算机、物理、材料等多学科的交叉融合发展,助力我国智能装备实现变轨超越和自立自强。
张军院士团队的这一研究成果,不仅彰显了我国在智能光电成像器件领域的创新能力,更为全球高光谱成像技术的发展树立了新的标杆,随着该器件的广泛应用和技术的不断迭代升级,我们有理由相信,片上光学研究将迎来更加辉煌的明天。