荷蘭MantiSpectra公司憑借其突破性的材料傳感器，獲得了久負(fù)盛名的Hermes工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)（Hermes Award）。

圖1：MantiSpectra芯片上的ChipSense光譜傳感器。（圖片來(lái)源：MantiSpectra）

荷蘭光譜傳感器技術(shù)公司MantiSpectra憑借其芯片上的光譜傳感器ChipSense，在德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上獲得了Hermes工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)（Hermes Award）。在光子學(xué)生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)造者PhotonDelta的支持下，MantiSpectra公司正在使用集成光子學(xué)來(lái)顯著降低ChipSense光譜傳感器的尺寸和成本。

通過(guò)降低相關(guān)成本，提高效率和便攜性，MantiSpectra公司希望能夠?qū)崿F(xiàn)更多的自動(dòng)化和創(chuàng)新。到目前為止，ChipSense技術(shù)已經(jīng)在一些行業(yè)中迅速采用——目前全球十大飲料公司中的三家、以及幾家財(cái)富500強(qiáng)企業(yè)都在使用這項(xiàng)技術(shù)，荷蘭國(guó)家警察局也正在對(duì)該技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。

Laser Focus World（以下簡(jiǎn)稱(chēng)LFW）最近采訪了MantiSpectra公司董事總經(jīng)理Mauranangelo Petruzzella（以下簡(jiǎn)稱(chēng)MP）。

LFW：請(qǐng)您簡(jiǎn)要介紹一下ChipSense光譜傳感器是如何工作的？

MP：MantiSpectra開(kāi)發(fā)了近紅外（NIR）光譜傳感器，能夠?qū)Σ牧铣煞诌M(jìn)行分類(lèi)和量化。我們的核心技術(shù)ChipSense，基于在近紅外區(qū)域（850~1700nm）具有選擇性波長(zhǎng)的高性能探測(cè)器。該光子芯片能提供被分析材料的離散近紅外指紋。當(dāng)將這種近紅外指紋與人工智能（AI）相結(jié)合時(shí)，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分類(lèi)和量化訓(xùn)練。

ChipSense技術(shù)是荷蘭埃因霍溫科技大學(xué)的研究成果。在這項(xiàng)研究成果中，思考光譜學(xué)的視角發(fā)生了革命性的變化。我們從制造一個(gè)微型光譜儀，發(fā)展到在芯片上制造光譜傳感器。

我們采用基于雙膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了第一臺(tái)微型光譜儀。而傳統(tǒng)的光譜儀，都是一套只能由專(zhuān)業(yè)人員操作的大型系統(tǒng)。盡管傳統(tǒng)光譜儀的分辨率很高，線寬也很窄，但是它們的工作范圍有限，而且由于存在可移動(dòng)的機(jī)械部件，它們很難在實(shí)驗(yàn)室外使用。

我們意識(shí)到需要改變方法：波長(zhǎng)范圍需要增加，我們需要使其適合芯片。最終，我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，沒(méi)有任何移動(dòng)元素。光譜芯片包含一組諧振腔增強(qiáng)型光電探測(cè)器，每個(gè)探測(cè)器在850~1700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有不同的光譜響應(yīng)，具有高信噪比。高信噪比是在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高預(yù)測(cè)精度的關(guān)鍵。

LFW：您看到了哪些最令人興奮的應(yīng)用機(jī)會(huì)？

MP：我們目前專(zhuān)注于農(nóng)業(yè)食品行業(yè)。在食品和飲料領(lǐng)域，ChipSense已經(jīng)被世界前十大食品和飲料公司中的三家和多家財(cái)富500強(qiáng)企業(yè)采用。

目前食品和飲料行業(yè)面臨的主要問(wèn)題是：質(zhì)量控制效率低下，這也是導(dǎo)致產(chǎn)品召回的主要原因。食品公司需要不斷地將樣品送往外部實(shí)驗(yàn)室，用于質(zhì)量控制。這個(gè)過(guò)程通常需要幾天到幾周的時(shí)間，每次分析的平均成本為50~100美元。此外，質(zhì)量控制通常只在生產(chǎn)過(guò)程結(jié)束時(shí)進(jìn)行。

ChipSense光譜傳感器提供了一種即時(shí)解決方案，可以在食品生產(chǎn)過(guò)程中的多個(gè)步驟即時(shí)測(cè)量材料特性——在原材料入庫(kù)、生產(chǎn)過(guò)程中以及生產(chǎn)后最終交付產(chǎn)品之前的多個(gè)環(huán)節(jié)，都能進(jìn)行材料特性的實(shí)時(shí)分析；并且，整個(gè)測(cè)量過(guò)程只需要幾秒鐘而不是幾周。 

LFW：接下來(lái)ChipSense將如何繼續(xù)發(fā)展？

MP：我們目前正在同一個(gè)平臺(tái)上共同集成電子學(xué)和光子學(xué)，以實(shí)現(xiàn)小巧的體積和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，從而讓ChipSense能夠在大批量應(yīng)用市場(chǎng)中釋放其全部潛力。

當(dāng)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模后，ChipSense傳感器的成本將進(jìn)一步降低。想象一下，我們的微型NIR設(shè)備可以安裝在智能手機(jī)攝像頭中，從而實(shí)現(xiàn)所有可能的應(yīng)用。這將推動(dòng)一場(chǎng)新的革命，就像在我們的智能手機(jī)中安裝GPS功能時(shí)帶來(lái)的悄無(wú)聲息的變革一樣。獲取我們周?chē)�世界的信息，將變得像獲取從一座城市中的A點(diǎn)到B點(diǎn)的方向一樣簡(jiǎn)單。

雖然目前ChipSense主要用于工業(yè)應(yīng)用，但它也將遵循與GPS或慣性傳感器的發(fā)展相似的路徑——從研究實(shí)驗(yàn)室到高價(jià)值工業(yè)應(yīng)用、再到消費(fèi)應(yīng)用。關(guān)鍵在于光子集成，以及它是一種半導(dǎo)體技術(shù)。我們可以在一塊晶圓上生產(chǎn)數(shù)千個(gè)芯片！這也是我們稱(chēng)之為“光譜革命”的原因！

作者：Peter Fretty