北理工課題組在微型光譜儀研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展
發(fā)布日期：2024-01-24 供稿：物理學(xué)院 攝影：物理學(xué)院
編輯：王莉蓉 審核：陳珂 閱讀次數(shù)：
近日,，北京理工大學(xué)物理學(xué)院吳漢春教授研究團(tuán)隊(duì),，與臺(tái)灣大學(xué)/中原大學(xué)張慶瑞教授、高雄科技大學(xué)洪冠明教授,、以及愛(ài)爾蘭圣三一學(xué)院Igor V. Shvets教授合作,，研制了一種新型范德華異質(zhì)結(jié)光譜儀。該微型光譜儀不僅具有尺寸小 （19微米）、光譜分辨率高（5nm）,、光譜響應(yīng)范圍寬（400nm-nm）,、響應(yīng)速度高的特點(diǎn)，還具有成像,、存儲(chǔ)和神經(jīng)形態(tài)計(jì)算功能,。相關(guān)成果以“Miniaturized spectrometer with intrinsic long-term image memory”為題，發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《Nature Communications》上,。
圖1. 范德華光譜儀的設(shè)計(jì)原理及光譜重構(gòu)功能展示
光譜儀在科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮著重要的作用。然而,，傳統(tǒng)的光譜儀由眾多復(fù)雜光學(xué)器件構(gòu)成,，體積大。此外,，傳統(tǒng)微型光譜儀采用馮·諾依曼架構(gòu),，其光譜傳感、存儲(chǔ)和處理模塊在空間上分離,，從而增加了光譜儀的能耗,，降低了信號(hào)處理速度?；诖?，我們跨國(guó)際與跨領(lǐng)域的合作團(tuán)隊(duì)提出了使用單個(gè)SnS2/ReSe2范德華異質(zhì)結(jié)來(lái)構(gòu)造微型光譜儀，通過(guò)界面局域態(tài)的光柵壓效應(yīng)和光電存儲(chǔ)效應(yīng)使該范德華異質(zhì)結(jié)在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)具有光電探測(cè),、光譜重構(gòu)和光譜成像的功能,。更重要的是，通過(guò)交替施加激光脈沖和柵極脈沖,，結(jié)合計(jì)算機(jī)算法和壓縮感知技術(shù)使所構(gòu)筑的微型光譜儀不僅可用作圖像存儲(chǔ)器,，還具有信號(hào)處理能力，為設(shè)計(jì)超越馮·諾依曼架構(gòu)的光譜儀邁出了重要一步,。
圖2. 范德華光譜儀成像功能展示
圖3. 范德華光譜儀存儲(chǔ)功能展示
圖4. 范德華光譜儀神經(jīng)形態(tài)計(jì)算功能展示
物理學(xué)院碩士研究生吳剛（現(xiàn)新加坡南洋理工博士研究生）為論文的第一作者,，吳漢春教授為論文通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和北京理工大學(xué)科技創(chuàng)新計(jì)劃的支持,。
文章信息（*為通訊作者）：Gang Wu, Mohamed Abid, Mohamed Zerara, Jiung Cho, Miri Choi, Cormac ó Coileáin, Kuan-Ming Hung, Ching-Ray Chang, Igor V. Shvets and Han-Chun Wu*,“Miniaturized spectrometer with intrinsic long-term image memory”, Nature Communications 15, 676 (2024).
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-44884-1
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