中国科学家研发出指甲盖大小的芯片，可秒速绘制5600颗恒星图谱

这款微型光学芯片以每秒88帧的速度记录星光，分辨率比传统设备高100倍。

想象一下，一个只有指甲盖大小的设备观察世界和星空时呈现的色彩精准度让传统相机和光谱仪都望尘莫及。这正是中国清华大学科研团队的最新成果。这款名为"玉衡"（亦称Rafael）的微型光学芯片能实时分析光线，其精度此前只有庞大复杂的实验室仪器才能实现。

研究人员表示，该芯片的光谱精度比传统快照成像仪高100倍，能分辨波长差不足0.1纳米的色彩。研究论文指出："这种高性能且易于集成的快照光谱技术将推动从材料科学到天体物理学等多领域的发展。"

这款芯片的潜力有多大？它能将银河系测绘速度提升至前所未有的水平 —— 原本需要耗时千年完成的任务，现在只需不到十年。

这项成果源自巧妙的物理原理与算法革新。长期以来，光学设备始终受限于一个技术难题：传统成像仪器需将入射光分离成彩虹状光谱进行分析。色彩分离越精细，光损耗就越大，仪器也越笨重。分辨率与效率难以兼得，使得小型高精度设备几乎无法实现。

研究团队另辟蹊径："玉衡"芯片不再进行物理分光，而是让所有光线同时进入，通过芯片内部独特结构进行光编码。借助随机生成的微小干涉图案与施加电压可弯曲光线的铌酸锂晶体，芯片能收集详细色彩信息，再通过先进算法解码光线，瞬时重建完整光谱。

最终效果令人惊叹：芯片透光率高达73%，每秒捕获88帧图像，在保持亮度与速度的同时实现超高色彩分辨率。本质上，它将大型光学平台的功能压缩至一枚智能微芯片。论文作者称："Rafael在单次快照中捕获了多达5600颗恒星的亚埃级光谱及全部原子吸收峰，观测效率相较世界顶尖天文光谱仪提升100至10000倍。"

"玉衡"芯片标志着超精密高速光学分析技术迈向微型化、实用化的重要突破。其应用前景广阔：在医疗领域可实现无创组织分析以检测病变；无人机借助它可监测土壤质量或污染物；自动驾驶车辆能在复杂光线下精准识别路面、标志与障碍物。天文领域，团队计划在全球最大单口径光学望远镜——西班牙加那利大型望远镜上测试"玉衡"，以空前效率探索恒星、星系、暗物质与黑洞。

不过这项技术尚处早期阶段，研究人员正在提升芯片稳定性与集成度。

该项研究成果已发表于《自然》期刊。

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