手掌大的“超级眼镜”：看清太阳的“指纹”

我国科研团队近日成功研制出一台只有500立方厘米大小的集成光子光谱仪，相当于一个饭盒或者两本课本摞起来的体积。别看它小，它的光谱分辨率超过25000，工作带宽达到180纳米，能够清晰地分辨出太阳发出的光线中极为细微的差异。这台设备首次实现了对太阳近红外吸收光谱的观测，捕捉到了重要的FeI太阳夫琅禾费线，为太阳磁场研究提供了强大的新工具。 夫琅禾费线是太阳光谱中的暗线，就像太阳的“指纹”，记录着太阳大气中各种元素的信息。早在1814年，德国物理学家夫琅禾费就发现了这些暗线，但直到今天，我们仍在不断用更精密的仪器去解读它们。传统的天文光谱仪通常体积庞大，动辄占据一间屋子，而这次的新设备将庞大的光学系统集成到了小小的芯片上，大大降低了成本，也更容易搭载到空间平台上，比如卫星或者空间站。 为什么要把光谱仪做小？因为小意味着轻便、节能、易携带，更重要的是，在太空探索中，每克载荷的发射成本都非常昂贵，微小化可以大大节省经费。这次的成功不仅展示了我国在集成光子学领域的先进水平，也为未来的天文观测和空间科学开辟了新道路。 太阳是我们最熟悉的恒星，但它还有很多秘密。太阳表面的磁场活动会影响地球的通信和电力系统。研究太阳磁场，需要分析太阳发出的光。光谱仪就像是一个“分光镜”，可以把太阳光拆成一道道“彩虹”。高分辨率意味着能看清彩虹里更细微的线条，比如这次捕捉到的FeI线就是铁原子吸收产生的。 集成光子技术利用光波导、微环谐振器等微型结构，在芯片上实现光的分光和干涉，大大缩小了尺寸。未来，这种微型高分辨率光谱仪有望用于同时观测多颗恒星，或者在地球上快速检测物质成分。你是否想过，也许某一天，我们可以用手机大小的设备分析身边物体的成分？这项突破正让梦想一步步变成现实。