據(jù)清華新聞網(wǎng)報(bào)道，最近幾天，清華大學(xué)電子工程系崔教授，黃益東教授團(tuán)隊(duì)帶領(lǐng)學(xué)生在超表面高光譜成像芯片方面取得重要進(jìn)展，研制出全球首個(gè)實(shí)時(shí)高光譜成像芯片，與現(xiàn)有光譜探測(cè)技術(shù)相比，實(shí)現(xiàn)了從單點(diǎn)光譜儀到高光譜成像芯片的跨越這種高光譜成像芯片技術(shù)在《科學(xué)》雜志的綜述論文《光譜儀小型化》中被列為該領(lǐng)域的最新研究成果

通過(guò)硅基超曲面實(shí)現(xiàn)入射光的光譜域調(diào)制，通過(guò)CMOS圖像傳感器完成光譜域到電域的投影測(cè)量，然后通過(guò)壓縮感知算法進(jìn)行光譜重構(gòu)，進(jìn)一步通過(guò)超曲面的大規(guī)模陣列集成實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)光譜成像這種實(shí)時(shí)高光譜成像芯片將單點(diǎn)光譜儀的尺寸縮小到100微米以下，空間分辨率超過(guò)15萬(wàn)個(gè)光譜像素，即在一塊0.5 cm2的芯片上集成了15萬(wàn)個(gè)微型光譜儀，可以快速獲取每個(gè)像素的光譜，工作光譜寬度為450~750 nm，分辨率高達(dá)0.8nm

研究團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系洪波教授合作基于這種實(shí)時(shí)高光譜成像芯片，首次測(cè)量了活體大鼠腦內(nèi)血紅蛋白及其衍生物特征光譜的動(dòng)態(tài)變化，時(shí)間分辨率高達(dá)30Hz通過(guò)實(shí)時(shí)光譜成像，可以獲得大鼠大腦不同部位的動(dòng)態(tài)光譜變化結(jié)合血紅蛋白的特征吸收峰，可以分析相應(yīng)血管區(qū)和非血管區(qū)血紅蛋白含量的變化，利用神經(jīng)—氧合耦合的機(jī)制，進(jìn)一步得到大腦神經(jīng)元的活動(dòng)狀態(tài)

進(jìn)一步，團(tuán)隊(duì)提出了自由形態(tài)超原子的超表面設(shè)計(jì)方法，突破了規(guī)則形態(tài)超表面設(shè)計(jì)的局限，開(kāi)發(fā)了基于自由形態(tài)超原子的超表面光譜成像芯片，實(shí)現(xiàn)了更好的光譜成像性能寬光譜光和窄光譜光的測(cè)量和重建結(jié)果表明，窄光譜光重建中心波長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)差僅為0.024 nm24色標(biāo)準(zhǔn)色卡的平均光譜重建保真度達(dá)到98.78%這項(xiàng)研究工作進(jìn)一步提高了超表面光譜成像芯片的性能，促進(jìn)了未來(lái)光譜成像芯片的發(fā)展及其在實(shí)時(shí)傳感領(lǐng)域的應(yīng)用

據(jù)說(shuō)這項(xiàng)成果的實(shí)時(shí)高光譜成像芯片是微納光電子和光譜技術(shù)的深度交叉融合作為光譜技術(shù)的顛覆性進(jìn)展，在實(shí)時(shí)傳感領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力，相關(guān)成果已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化

上述研究成果以基于可重構(gòu)超曲面和動(dòng)態(tài)腦頻譜采集的實(shí)時(shí)高光譜成像芯片為題發(fā)表在《光學(xué)設(shè)計(jì)》雜志上同時(shí)，該研究成果也發(fā)表在《激光與光子學(xué)評(píng)論》本工作得到了科技部R&D重點(diǎn)項(xiàng)目，國(guó)家自然科學(xué)基金，北京市科技計(jì)劃，北京市自然科學(xué)基金，北京量子信息前沿科學(xué)中心和北京量子信息科學(xué)研究所的支持

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