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。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08109-1