据液晶太赫兹乐园微信公众号，于2025年09月11日报道，该文章发表于《PhotoniX》2025 年第 6 卷第 19 期，由暨南大学团队撰写，核心是提出基于超表面设计热辐射源（META 源）的芯片级中红外光谱传感技术。
传统微型光谱仪忽视光源与准直单元的微型化，团队设计的 META 源整合光源、色散元件与准直单元功能，以硅为基底构建 6×6 金属 - 介质 - 金属（MDM）子辐射源阵列，各子辐射源在 8-14μm 波段有特定吸收 / 发射特性且角度不敏感（容忍度达 40°）。
图1分为两部分，核心展示了微型化红外光谱传感的硬件架构与编码原理。a 部分为平台示意图，核心组件包括 6×6 阵列的子辐射源（META 源）、微型加热器、液体样品池和微红外相机，所有组件同轴放置。其中，META 源基于金属 - 介质 - 金属（MDM）超表面修饰黑体，加热器控制温度，样品池位于源与相机之间，通过拍摄子辐射源的红外图像，将样品的光谱吸收信息编码到图像中。b 部分展示了单模（SM）和双模（DM）MDM 超表面的结构示意图，以及 6×6 子辐射源阵列的热成像图，子辐射源以（行号，列号）标注，为后续光谱解码提供 “二维码式” 空间坐标。
图2聚焦单模（SM）和双模（DM）两种 MDM 子辐射源的光学性能，验证其光谱调控能力。a 部分为 6 个 SM 子辐射源的实测吸收光谱，共振波长覆盖 8.46-13.12μm，线宽 360-750nm，与模拟结果一致（因制备误差略有吸收下降），对应子辐射源标签为（5,1）至（5,6）。b 部分为这 6 个 SM 子辐射源在 373K 下的计算发射光谱，发射峰与吸收峰完全匹配，符合基尔霍夫热辐射理论。c 部分为 6 个 DM 子辐射源的实测吸收光谱，每个子辐射源在目标波长范围内有两个共振峰，由大小 Au 圆盘直径调控。d 部分为 DM 子辐射源在 373K 下的计算发射光谱，发射带宽比 SM 更宽，平均强度更高，可提升传感信噪比；图中插图为 SM 和 DM 子辐射源的扫描电镜（SEM）图像，直观展示其微观结构。
图3通过实验与模拟对比，验证热成像的编码效果及样品对成像的影响。a 部分为实验装置实物图，显示微红外相机（HIKMICRO P20MAX，分辨率 50mK）、液体池、META 源同轴放置，整体尺寸接近智能手机，相机实时成像可通过手机读取，体现便携性。b 部分为四组对比实验的模拟与实测热成像：373K 下 SM 子辐射源阵列、373K 下 DM 子辐射源阵列、523K 下 DM 子辐射源阵列、373K 下含花生油样品的 DM 子辐射源阵列。结果显示，DM 阵列成像特征更丰富、对比度更高；523K 时因边缘热积累，子辐射源边缘 emissivity 升高（373K 无此现象，故后续实验设为 373K）；加入花生油后，成像与无样品时差异显著，证明样品吸收可被编码到图像中。
图4展示技术在定性分类与定量检测中的实际性能，覆盖有机溶剂、药物和混合溶液三类场景。a 部分为 6 种有机溶剂（甲醇、乙醇、丙酮等）的 DM 阵列热成像，每种溶剂成像独特；通过构建图像特征数据库，对 60 个未知样品分类，准确率达 100%，且单次识别仅需 0.1s。b 部分为 3 种镇痛药（阿司匹林、对乙酰氨基酚、布洛芬）的成像与分析，因药物溶液成像相似度高，采用主成分分析（PCA）降维 + 二次判别分析（QDA）分类，60 个样品准确率 100%，PCA 得分图显示三类样品形成独立聚类。c 部分为乙醇 - 环己烷混合溶液的浓度检测，采用精细树回归（FTR）模型，浓度范围 0-100%，测试集决定系数 R²=0.99，均方根误差（RMSE）=0.013，跨批次验证性能稳定，证明定量检测能力。
图5验证 META 源的角度不敏感性，解决传统光谱仪需准直组件的问题。a 部分为 0-40° 成像角度下 DM 阵列的热成像，图像保真度高，且 30 分钟成像过程稳定，证明系统稳定性。b 部分为子辐射源（1,4）在 0-40° 下的计算吸收光谱，40° 时与 0° 光谱相关性仍 > 0.9，体现角度鲁棒性。c 部分为 6 种溶剂在 10-40° 与 0° 成像的相关性，均 > 0.8（高相关区间）。d 部分为基于 0° 数据库对 300 个不同角度样品（每种角度 10 张图）的分类结果，准确率 100%，证明无需准直组件即可实现可靠传感，适配现场便携场景。
图6拓展技术应用场景，展示其光谱成像能力。实验采用 423K 的 SM META 源（单发射带简化数据处理），样品为 HDPE 薄膜覆盖的钢环（钢环阻挡红外，HDPE 透射率随波长变化）。选择 3 个共振波长分别为 10.89μm、12.19μm、13.89μm 的子辐射源（3,3）、（1,5）、（5,4），对应 HDPE 透射率为 31%、18%、0%。成像结果显示：10.89μm 和 12.19μm 下可清晰看到钢环形状，13.89μm 下因 HDPE 完全不透射，钢环消失，证明技术可实现波长分辨的光谱成像，潜在用于遥感、防伪等领域。
