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清华大学近日宣布，全球首款亚埃级快照式光谱成像芯片“玉衡”成功问世，标志着光谱成像技术领域取得里程碑式突破。这一创新成果由清华大学团队研发，旨在解决长期以来困扰该领域的分辨率与成像吞吐量之间的矛盾。

“玉衡”芯片的核心创新在于其独特的可重构计算光学成像架构，巧妙地整合了随机干涉掩模与铌酸锂电光材料。通过这一前沿技术，该芯片能够在400至1000纳米的宽光谱范围内，同时实现亚埃级的光谱分辨率和千万像素级的空间分辨率。其尺寸仅为2厘米×2厘米×0.5厘米，却能够以单次快照的形式，同步捕捉全光谱与全空间信息，使得分辨率提升了百倍，有效打破了传统光谱成像在分辨率与效率上的限制。

长期以来，光谱成像技术在追求高光谱分辨率的同时，往往难以兼顾高效的成像速度和广阔的空间覆盖。传统的扫描式光谱仪需要通过逐点或逐线扫描来获取光谱数据，这不仅耗时，也容易受目标移动或环境变化的影响，导致数据采集效率低下或信息失真。尤其是在需要快速获取大范围、高精度光谱信息的应用场景中，这一技术瓶颈显得尤为突出。例如，在天体物理研究中，对宇宙深处海量天体进行光谱普查，其工作量巨大且耗时漫长；在地球观测中，对快速变化的地理现象进行实时、精细的光谱监测，也面临技术挑战。

“玉衡”芯片的问世，正是对这一困境的有力回应。其“单次快照”的工作模式，意味着在极短的时间内即可完成对目标区域的完整光谱与空间信息采集，从根本上改变了传统光谱成像的运作范式。通过同时捕捉全光谱和全空间信息，它避免了扫描过程中可能出现的运动伪影，提升了数据采集的准确性和实时性。这种高效能、高集成度的设计，使得过去难以想象的应用场景变为可能。

新媒网跨境获悉，“玉衡”芯片的强大性能首先在天文观测领域展现出巨大潜力。根据研发团队的介绍，该芯片每秒能够捕获近10000颗恒星的完整光谱。这一能力使得对银河系数千亿颗恒星进行全面普查所需的时间，从过去可能长达数千年的天文数字，大幅缩短至不到十年。这意味着天文学家可以以前所未有的速度积累海量高质量恒星光谱数据，从而更深入地理解恒星的形成与演化、星系的结构与动力学，乃至宇宙的起源与演变。这种数据获取效率的飞跃，将极大地加速天文研究的进程。

除了地面天文台的应用，“玉衡”芯片的小型化设计也为其在空间探索领域开辟了广阔前景。由于其紧凑的尺寸和卓越的性能，该芯片可以直接搭载于卫星平台。一旦部署到太空，这些搭载“玉衡”芯片的卫星将能够绘制出前所未有的宇宙光谱图。这些高精度的光谱数据将为行星科学、宇宙学研究提供关键支撑，例如，通过分析遥远星系的光谱，科学家可以推断其化学组成、温度、密度、运动速度以及是否存在生命迹象，从而更全面地探索宇宙的奥秘。

此外，“玉衡”芯片的创新技术也延伸至多个前沿领域。在机器智能方面，高分辨率的光谱信息可以为人工智能系统提供更丰富的环境感知数据，例如在自动驾驶中识别复杂路况下的物体材料、在工业检测中精确识别产品缺陷等，从而提升机器的认知能力和决策精度。在航空遥感领域，该芯片能够实现对地表环境的精细化监测，例如，用于精确农业，通过分析作物光谱识别病虫害或营养状况；用于环境监测，精确探测大气污染物的种类与浓度；以及在资源勘探中，通过地物光谱特征识别矿产资源分布。

可以说，“玉衡”芯片的诞生，不仅在分辨率、效率和集成度上实现了新的突破，也预示着光谱成像和计算光学领域将迈入一个全新的发展阶段。它所带来的技术变革，将有力推动从基础科学研究到实际应用领域的全面进步，进一步巩固了中国在全球科技创新版图中的地位。

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本文来源：新媒网 https://nmedialink.com/posts/yuheng-chip-first-100x-res-galaxy-scan.html