相機長期以來一直受限於捕捉人眼所見的圖像，但一項合作研究的突破正在根本改變這一動態。來自浙江大學的研究人員與 RMIT 大學合作，成功開發出一種微型集成晶片，使成像硬件具備直接分析光波長的能力，解鎖了超越標準彩色攝影的功能。標準成像系統在捕捉高解析度照片方面表現出色，但在某些專業任務上，如自動化工業檢測、精確材料分類和細微環境監測等，經常面臨挑戰。這些應用需要檢測光波長的微妙差異，這些數據揭示了物體的化學組成或特定表面條件，即使其在肉眼下看起來相同。
歷史上，提取這種細節需要大型的外部實驗室設備，這使得在現實世界或便攜場景中部署變得困難。
新型微型集成晶片將改變成像技術的未來
嵌入光分析於硬件中，這一新設備通過將光分析能力嵌入硬件本身來解決上述問題。這項研究工作結合了 RMIT 大學原子材料與納米製造中心的納米製造和應用光子學專業知識，由傑出教授賈寶華領導，以及由丘建榮教授領導的浙江大學團隊。該合作依賴於 RMIT 的高度專業化納米製造實驗室設備，能夠即時構建和成像大約比人類頭髮小 1,000 倍的結構。這種超快激光製造和應用光子學之間的獨特協同作用對將物理概念轉變為功能原型至關重要。
微漩渦排序光的核心創新在於研究人員如何在微觀尺度上操控光。團隊利用超快激光脈衝，在透明材料中創建精確的螺旋形結構。這些結構作為微觀的“光排序器”，將進入的光分解為標準圖像感測器可以解讀的不同模式。通過在靠近感測器的地方分離光，該設備作為一個集成微光譜儀運作。這種方法在可見光和近紅外光譜範圍內都有效，並且在很大程度上不受觀察角度影響，這是許多現有微型光學技術的常見限制。
從原型到未來感測，為了證明這一策略的可行性，研究人員將螺旋結構與商業圖像感測器集成。這一成功的整合顯示該晶片可以捕捉光譜信息，並支持微觀光譜成像，而無需額外的笨重設備或移動部件。雖然該項目目前處於開發階段，但團隊認為這一晶片級的成功是一個關鍵的里程碑。這證實了複雜的感測工具可以現實地縮小尺寸，以適用於未來的消費電子和工業電子。來自浙江大學的對應作者，包括丘建榮教授、張波教授和王卓教授，以及來自 RMIT 的共同作者林漢博士指出，目前的研究為緊湊型感測技術建立了一個強健的新策略。
團隊未來的開發步驟包括擴大製造過程、測試不同材料以擴大感測器的範圍，以及完善重建光信息所需的軟件算法。隨著製造技術的改進，這項技術有望從實驗室原型轉變為下一代智能視覺系統的基本組件。該研究首次發表於《自然電子》期刊。
