高光谱成像可同时获取样本强度与三维光谱信息，广泛应用于遥感、环境监测、农业、生物医学等领域。传统高光谱相机依赖精密机械扫描，体积大、时序分辨率低，难以适配户外等轻量化场景。现有超表面光谱成像传感器存在空间分辨率与光谱分辨率固有制衡：传统超表面依靠横向集体谐振，需大周期结构才能实现窄调制响应，牺牲空间分辨率；传统F-P腔纵向耦合结构Q值有限、光谱分辨率不足；有机材料编码器光谱响应宽、大面积均匀制备难度大。基于此，本文研究内容包括一是提出纵向耦合多层结构高光谱成像传感器，基于 SiO₂/TiO₂全介质多层膜周期阵列，采用4×4子阵列排布，单芯片单元尺寸仅5.8 µm。二是不同多层结构具备差异化光谱响应，将入射光谱编码为空间光强分布；搭建SRNet深度学习重构网络，引入光谱注意力模块，实现快速高光谱数据立方体重建。创新点一是提出光腔纵向耦合机制，突破传统超表面横向集体谐振的分辨率制衡，在 5.8 µm 极小尺寸下同时实现高Q窄线宽响应与高空间分辨率。二是实现快照式、视频帧率高光谱成像，同时兼顾微米级空间分辨率、5 nm 级光谱分辨率、28 fps 以上时序分辨率，综合性能优于商用扫描式高光谱相机。文章结论为所设计的高光谱相机在5.8 µm紧凑尺寸下实现约5 nm光谱相关半高宽，打破光谱与空间分辨率的固有权衡。光谱编码芯片高调制深度使其在户外自然场景蓝绿波段具备优异重构保真度，可解析商用相机无法分辨的精细场景结构。启发在于通过微纳结构物理机理创新+智能算法重构+微纳加工多学科融合，是突破传统光电成像器件性能瓶颈的有效研究方向。
文献来源：Optica 13, 867-875 (2026)
作者：Lizhe Zhang, Lei Zhang, Hongxiao Chao, Yang Zhang, Lisha Zhang, Guoxian Zheng,Yi Zhou, Gaofeng Liang, Zhongquan Wen, Fulin Luo, Jin Xiang, AND Gang Chen
报告人：高恩博
