一、【科学背景】
传统光谱学在高分辨率、高透过率和高效率之间存在不可调和的权衡。现有的快照式光谱成像技术（NFSSIs和BMSSIS）都无法同时满足高分辨率、高透过率和高效率的要求。迫切需要一种新型光谱技术，能够克服这些传统权衡，实现高分辨率、高透过率的快照式光谱成像，从而推动材料科学到天体物理学等领域的前沿研究。
二、【创新成果】
近日，来自清华大学的方璐教授课题组在国际知名期刊Nature发表题为《ntegrated lithium niobate photonics for sub-angstrom snapshot spectroscopy》的研究论文，提出了一个具有革命性性能的RA照RAFAEL系统，更通过其精巧的物理设计（可重构铌酸锂）和智能的计算重建算法（PSAIR），实现了前所未有的综合性能指标，显著超越了现有技术，总透过率高达 73.2%，亚埃级光谱分辨率可达到约 0.5 Å，单次曝光能以 88 Hz 的帧率同时获取超过1200万空间像素，从根本上解决了光谱学领域长期存在的“分辨率-透过率-效率”三者难以兼顾的难题，为未来的高光谱成像技术开辟了全新的道路。
三 、【图文导读】
图1 RAFAEL 的概念与通用应用 ©2025 Springer Nature
图2 RAFAEL 的结构与物理特性 ©2025 Springer Nature
图3 基于物理状态自适应智能重建的时空谱成像 ©2025 Springer Nature
图4 原子光谱、材料识别与天文观测实验 ©2025 Springer Nature
四、【科学启迪】
总而言之，这篇论文的创造性在于，提出了一种创新的亚埃级快照式光谱技术，通过可重构集成铌酸锂光子学实现像素级电可调光谱调制和空间随机编码，突破了传统光谱仪的固有局限。 该技术实现了0.5 Å 的光谱分辨率、73.2% 的总光学透过率和 88 Hz 的快照帧率，性能远超现有设备。 结合物理状态自适应智能重建平台，RAFAEL 在天文观测等领域展现出100-10,000 倍的效率提升，为高分辨率、高透过率光谱成像开辟了新途径。同时本文的价值远不止于一项技术突破，它为多个交叉学科的学者提供了宝贵的经验和前瞻性思考，指明了未来在光学、材料、AI和应用科学领域融合创新的方向。
原文详情：
Integrated lithium niobate photonics for sub-ångström snapshot spectroscopy. Nature (2025).
DOI: 10.1038/s41586-025-09591-x
本文由尼古拉斯供稿
