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KU体育 清华电子系崔开宇等研制出洋际首款及时超光谱成像芯片

时间:2022-06-03 11:33 点击:136 次

5月31日,清华大学电子系崔开宇等在超光谱成像芯片的盘问中取得遑急弘扬。

超光谱成像芯片安设操作透露图,图片来自论文

清华大学电子工程系黄翊东老师团队崔开宇副老师等研制出洋际首款及时超光谱成像芯片,比较已有光谱检测本领,其收尾了从单点光谱仪到超光谱成像芯片的逾越。《科学》(Science)综述论文“光谱仪的微型化”将前述超光谱成像芯片本领列为该范围最新盘问效果。

光谱算作物资的指纹,光谱成像不错获取成像视场内各像素点物资的组分和含量,为智能感知本领开辟一个新的信息维度。它在工业自动化、聪惠医疗、机器视觉、浮滥电子等诸多范围有着稠密应用需求。但是传统基于分光旨趣的单点光谱仪体积深广,已有的光谱成像本领一般只可领受逐点逐行扫描或波长扫描的时势,无法获取视线场景中各像素点高精度的及时光谱信息。

此外,光学超名义大约收尾对光的相位、幅度、偏振、频谱等参量的生动调控。但是,传统的超名义联想主要基于法例体式的超原子,适度了其性能进一步升迁。

图1. 国外首款及时超光谱成像芯片相当性能蓄意,图片来自清华电子系

前述团队基于超名义收尾了国外首款及时超光谱成像芯片(如图1)。他们通过硅基超名义收尾对入射光的频谱域调制,期骗CMOS图像传感器完成频谱域到电域的投影测量,再领受压缩感知算法进行光谱重建,并进一步通过超名义的大范围阵列集成收尾及时光谱成像。CMOS图像传感器是一种使用CMOS(互补金属氧化物半导体)的固态图像传感器。

首款及时超光谱成像芯片将单点光谱仪的尺寸松开到百微米以下,空间折柳率卓越15万光谱像素,即在0.5平常厘米的芯片上集成了15万个微型光谱仪,可快速取得每个像素点的光谱,责任谱宽450~750nm(纳米),折柳率高达0.8nm。关系效果发表在《光学联想》(Optica)。该论文共同第一作家为清华电子系2017级博士生熊健、博士后蔡旭升、副老师崔开宇,论文通信作家为崔开宇。

图片来自《光学联想》(Optica)

盘问团队与清华大学生物医学工程系洪波老师团队协作,基于该及时超光谱成像芯片,初次测量了活体大鼠脑部血红卵白相当繁衍物的特征光谱的动态变化,期间折柳率高达30Hz(赫兹)。通过及时光谱成像,可获取大鼠脑部不同位置的动态光谱变化情况,议论血红卵白的特征收受峰,分析获取对应血管区和非血管区血红卵白含量的变化情况,并可期骗神经血氧耦合的机制,得出脑部神经元的活跃情状。

图2. 基于目田体式超原子的超名义光谱成像芯片相当性能蓄意,图片来自清华电子系

黄翊东、崔开宇团队还进一步提议了基于目田体式超原子(Freeform shaped meta-atoms)超名义的超光谱成像芯片,可重大法例体式的超名义联想,扩大超名义的参数联想空间,进一步升迁光谱成像性能(如图2),在工业自动化、聪惠医疗、机器视觉、浮滥电子等诸多范围具有应用需求。关系效果发表在Laser & Photonics Reviews,论文第一作家为电子系2018级博士生杨家伟,论文通信作家为崔开宇、黄翊东。

图片来自Laser & Photonics Reviews

目田体式超原子的超名义调制单位具有愈加丰富的布洛赫(Bloch)时势,加多了透射谱的丰富性,从而升迁了光谱重建精度和光谱折柳率。对宽谱光和窄谱光进行测量重建的终结标明,窄谱光重建的中心波长偏差圭臬差仅为0.024nm,24色圭臬色卡的平均光谱重建保真度达到了98.78%。该责任进一步升迁了超名义光谱成像芯片的性能,股东将来光谱成像芯片发展相当在及时传感范围的应用。

清华团队研发的及时超光谱成像芯片是微纳光电子与光谱本领的深度交叉交融KU体育,算作光谱本领的颠覆性弘扬,展示出在及时传感范围的遑急应用后劲,关系效果已进行产业化。光谱芯片效果振荡企业“北京与光科技有限公司”创立后获数亿元融资,入选2021创业邦100将来独角兽,VENTURE50(中国最具投资价值企业50强)新芽榜,2021年中关村国外前沿科技革命大奖-集成电路范围TOP 10。澎湃新闻记者 王蕙蓉

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