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

圖1：MantiSpectra芯片上的ChipSense光譜傳感器。（圖片來源：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，在德國漢諾威工業(yè)博覽會上獲得了Hermes工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新獎（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)來顯著降低ChipSense光譜傳感器的尺寸和成本。

通過降低相關(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、以及幾家財富500強企業(yè)都在使用這項技術(shù)，荷蘭國家警察局也正在對該技術(shù)進行試驗。

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

LFW：請您簡要介紹一下ChipSense光譜傳感器是如何工作的？

MP：MantiSpectra開發(fā)了近紅外（NIR）光譜傳感器，能夠?qū)Σ牧铣煞诌M行分類和量化。我們的核心技術(shù)ChipSense，基于在近紅外區(qū)域（850~1700nm）具有選擇性波長的高性能探測器。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，可以對系統(tǒng)進行分類和量化訓(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，實現(xiàn)了第一臺微型光譜儀。而傳統(tǒng)的光譜儀，都是一套只能由專業(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的機械部件，它們很難在實驗室外使用。

我們意識到需要改變方法：波長范圍需要增加，我們需要使其適合芯片。最終，我們實現(xiàn)了一個非常簡單的結(jié)構(gòu)，沒有任何移動元素。光譜芯片包含一組諧振腔增強型光電探測器，每個探測器在850~1700nm波長范圍內(nèi)具有不同的光譜響應(yīng)，具有高信噪比。高信噪比是在實際應(yīng)用中實現(xiàn)高預(yù)測精度的關(guān)鍵。

LFW：您看到了哪些最令人興奮的應(yīng)用機會？

MP：我們目前專注于農(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富500強企業(yè)采用。

目前食品和飲料行業(yè)面臨的主要問題是：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驗室，用于質(zhì)量控制。這個過程通常需要幾天到幾周的時間，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)過程結(jié)束時進行。

ChipSense光譜傳感器提供了一種即時解決方案，可以在食品生產(chǎn)過程中的多個步驟即時測量材料特性——在原材料入庫、生產(chǎn)過程中以及生產(chǎn)后最終交付產(chǎn)品之前的多個環(huán)節(jié)，都能進行材料特性的實時分析；并且，整個測量過程只需要幾秒鐘而不是幾周。 

LFW：接下來ChipSense將如何繼續(xù)發(fā)展？

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

當(dāng)擴大生產(chǎn)規(guī)模后，ChipSense傳感器的成本將進一步降低。想象一下，我們的微型NIR設(shè)備可以安裝在智能手機攝像頭中，從而實現(xiàn)所有可能的應(yīng)用。這將推動一場新的革命，就像在我們的智能手機中安裝GPS功能時帶來的悄無聲息的變革一樣。獲取我們周圍世界的信息，將變得像獲取從一座城市中的A點到B點的方向一樣簡單。

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——從研究實驗室到高價值工業(yè)應(yīng)用、再到消費應(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)千個芯片！這也是我們稱之為“光譜革命”的原因！

作者：Peter Fretty