人眼仅能感知特定波长的光线，其色彩调色板由红、绿、蓝三原色构成。然而，不同物质反射或透射的光线波长和光谱各不相同。近期，北京理工大学张军院士领衔的研究团队取得了突破性进展。该团队自主研发的百通道百万像素高光谱实时成像设备，相关成果已于7日在《自然》杂志上发表。
成像器件研制的背景
人眼对光的感知能力有限，导致大量物质属性信息无法被肉眼识别。传统的探测方法存在局限性，在纯净水和矿物水等肉眼难以区分的物质面前，往往难以准确分辨。在众多场景中，快速准确地识别物质属性具有重要意义。高光谱成像技术被视为检测物质“原色”的有效手段，然而，以往的技术存在诸多局限，如依赖复杂的光学系统，且光能利用率不足25.0%。
在物质本征属性识别领域，仍有显著提升潜力。突破人眼感知限制，研发出高效且精确的检测设备，已成为当务之急。
新成像器件的原理
新成像器件的研发基于独创的光子复用原理。北京理工大学的科研团队成功构建了片上光谱复用感知架构。该架构的建立并非单一学科成就，而是材料学、电子学、光学、计算机科学等多学科交叉融合的结晶。在多学科协同发展的大背景下，此类研究展现出显著的优势。
成像器件的功能基础得到了该原理的显著强化。这一新原理促使成像器件在众多性能指标上实现了质的突破。因此，它为后续在多个领域的应用提供了坚实的理论与技术支持。
成像器件的性能提升
基于新原理的推动，该成像器件的数据表现十分出色。其重量轻至数十克，光谱通道数量超过百个，像素数量达到百万级别。光能利用率从传统水平下的不足25.0%显著提升至74.8%，这一显著提升极大地增强了高光谱成像的灵敏度和准确性。这些性能指标充分展现了该器件的先进技术特点。
这种进步并非微小的调整，而是一次质的飞跃。它基于以往技术成就，实现了显著突破，为探测物质的固有属性提供了精确的技术保障，显著提升了检测的可靠性和效率。
成像器件的应用广泛
成像器件的应用范围极为广泛，从遥感卫星的探测设备到手机摄像头，均可依据该原理开发出新的应用。在操作过程中，摄像头对准目标物体以捕捉光谱，智能系统随后将光谱数据与数据库中的信息进行比对，从而实现对目标物质成分的标注。
在检测水环境中重金属含量、评估食品新鲜度，以及监测人体血氧和血糖水平等方面，该设备均能发挥其作用。该设备的广泛适用性显著降低了检测成本，并提高了检测效率。
成像器件的意义与价值
该成像器件的研发具有重大价值。从技术层面分析，它为片上光学领域的研究开启了新的篇章。此前，该领域的研究成果相对匮乏，而此成果的问世为后续研究积累了宝贵经验并提供了新的研究方向。
卫星遥感、深空探测、环境监测、智慧医疗以及社会治理等领域，均受到其强有力的推动，从而为这些领域的创新发展带来了新的动力。
对成像器件的展望
该成像器件实现了重大技术突破，然而科技进步的脚步从未停歇。未来，成像器件的分辨率等性能是否能够实现进一步的提升？目前实验室的研究成果是否能够顺利转化为大规模生产和广泛应用？这些问题引发了广泛的期待。诚挚邀请读者在评论区发表个人观点，并欢迎点赞及转发本篇文章。
