本网讯（物理与材料学院）近日，我校物理与材料学院、信息工程学院联合研究团队，在美国光学学会旗舰期刊Optica上发表题为“Integrated spectropolarimeter by metasurface-based diffractive optical networks”的最新研究成果，创新性提出了一种基于超表面的衍射光学网络的光谱偏振一体化传感器，该传感器能够在单个微型器件中同时完成光谱和偏振信息的测量，为多维光学传感技术的小型化和集成化开辟了新路径。

传统的光谱仪和偏振计通常依赖体积较大的分立光学元件，不仅难以集成，也无法同时获取光谱和偏振两种信息。我校团队立足纳米光子学、人工智能、光学工程交叉领域，将超构表面光子器件与深度学习算法联合设计，把光谱分析、偏振测量两大核心功能集成在一枚芯片上，突破了传统光学系统功能单一、集成困难的关键瓶颈。

集成式光谱偏振计工作原理示意图

该系统通过超构表面对波长与偏振依赖的相位调制，将光信息编码为空间光强分布，再经神经网络解码，单次拍摄即可同时高精度还原光谱与全斯托克斯偏振参数。实验验证，该器件在近红外波段实现宽带高保真探测。为进一步验证其实用性，团队将超表面编码器集成在商用CMOS图像传感器像素阵列上，制作出芯片级集成传感器原型。整个传感器尺寸与普通成像芯片相当，无需任何移动部件或分立光学元件，实现了单次拍摄、多维信息获取。

芯片集成传感器原型及性能验证

该研究的核心创新在于对物理驱动的超表面设计与数据驱动的深度学习进行协同优化，使得系统能够以最有利于后续识别的方式塑造光场分布。这种端到端的联合设计方法，为多功能、超紧凑型光学传感器的研发提供了理论和实践上的参考框架。相关技术有望应用于生物医学诊断、工业检测、环境监测以及机器视觉等多个领域。

物理与材料学院博士生邱驹敏为该论文的第一作者，物理与材料学院于天宝教授，信息工程学院刘且根教授、肖书源副研究员为共同通讯作者，南昌大学为唯一完成单位。该研究工作得到国家自然科学基金、江西省自然科学基金、江西省相关人才计划等项目的资助与支持。

论文链接：https://doi.org/10.1364/OPTICA.583686

审校：许航、涂金凤、朱文芳、陈小赤