传统角分辨光谱技术通常需要庞大的光学设备，限制了其在实验室之外的应用。尽管已有研究将光谱仪尺寸缩小到亚毫米甚至微米级别，但光谱分辨率与设备尺寸之间的矛盾仍未解决，且缺乏可扩展的阵列化方案。研究内容包括提出了一种结合可调谐超构表面光谱仪阵列和超构透镜的紧凑型角分辨光谱成像系统。单个光谱仪的像素尺寸仅为4×4μm²，具备0.17 nm的波长精度、0.4 nm的光谱分辨率和149 dB的线性动态范围。系统具备1.2 fJ的检测极限，并可扩展为阵列用于光谱成像。通过将光谱仪阵列直接放置在超构透镜的后焦平面，实现了4.88×10-3rad的角分辨率。创新点是首次实现超小尺寸（4×4μm²）且具备高光谱分辨率的角分辨光谱仪。实现了光谱仪阵列与超构透镜的集成，极大压缩了传统角分辨光谱系统的体积。文章结论是在成功展示了基于超构表面的紧凑型角分辨光谱仪，具备高光谱分辨率、高角分辨率、低功耗和小体积等优势。系统可与CMOS工艺兼容，具备良好的扩展性和实用性，适用于便携式设备、即时检测和可穿戴光电子等新兴应用。启发在于通过材料、结构与算法的协同设计，可促进微型计算成像设备的研究。
文献来源: Nat. Mater. 23, 71–78 (2024).
作者：Guiyi Cai, Yanhao Li, Yao Zhang, Xiong Jiang, Yimu Chen, Geyang Qu, Xudong Zhang, Shumin Xiao, Jiecai Han, Shaohua Yu, Yuri Kivshar, Qinghai Song
报告人：高恩博
