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核心元件<15美元,浙大团队研发1.5皮米级光纤锥光谱仪


  来源: DeepTech深科技 时间:2023-05-15 编辑:仪器仪表WXF
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在光谱仪的研究上,浙江大学频出佳绩。前不久,该校的马耀光研究员和团队造出一款微纳光纤锥光谱仪。


这款光谱仪可以通过微纳光纤锥的结构,来对光谱信息进行编码。其工作波段范围为 450nm-1100nm,针对输入光的分辨率能够达到 1.5pm 级别,核心元件成本的低于 15 美元。


对于应用前景,马耀光坦言:“实际上我们在一开始并没有过多考虑关于应用的问题,因为不同场景有着不同的要求。哪怕是同样的器件,也需要做不同的细节设计,比如改动封装结构和算法等。”


针对目前的器件,他们使用紫外固化胶把微纳光纤固定在互补金属氧化物半导体探测器上,然后再将整个器件固定在一个基板上,借此实现稳定的结构。


(来源:eLight)


如果要走向实际应用,还需要课题组在微纳光纤制备、探测器集成等方面进行更多探索,以便实现制备封装的自动化。


目前微型光谱仪已经有不少可以应用的场景,这也是当下微型光谱仪颇受欢迎的原因之一。具体应用上:


其一,可以实现物质成份的探测。比如,对于扫地机器人来说,它必须能对不同材质进行识别。而光谱信息可以配合视觉信息,来让扫地机器人对物体的大小、材质等多种参数进行综合判定。


其二,在安检场景中,微型光谱仪也具有很大的应用市场。目前市面上的各种光谱检测特别是高分辨率检测,往往依赖于体积巨大的光谱仪(m^3 数量级)。


如果微型光谱仪可以得到普及,将给交通枢纽、水质检测、农产品检测等领域带来“福音”。


届时,在检测相关数据时只需要将一个指甲盖大小的模块连接到手机,模块的一端就会伸出一根光纤来对信号进行采集,将数据通过手机算法进行处理之后,就可以快速得到分析结果。


其三,人类的日常生活遍布光谱。我们每天都在使用的显示屏、照明灯具、手机摄像头等,都需要借助光谱检测设备对其进行不定期测量,以让设备性能和功能得到保障。


有了微型光谱仪,就可以根据需要来调整显示器的颜色、根据不同环境甚至根据使用者的心情微调手机色调,并能让手机摄像头对现实世界的颜色进行更细致、更准确的识别,从而助力色彩优化以及对焦速度提升等。


可以预想的是,当光谱仪得到微型化之后,制备成本的下降,会让许多原本用不起或用不了光谱仪的场景得到重新定义,所衍生的应用场景可能比想象中更丰富。


另外,此次提出的光纤锥方案,并不受限于光谱仪的工作范围。如果有合适的材料,完全可以制备适用于中红外、近红外、紫外等其他的波段的光谱仪。只要有合适的波导材料和探测器,在制作、标定和测试上都是兼容的。

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