2021年2月18日消息，近日，斯图加特大学的研究人员开发了一种微型光谱仪，该光谱仪可以通过飞秒直接激光写入来制造。对于角度不敏感的三维印刷的微型光谱仪具有直接分离的空间光谱响应，以及微米小于100×100×300的体积。
根据研究人员的论文，该团队可以将光谱仪直接制造在微型图像传感器上，作为远端芯片内窥镜的尖端，这将允许以极高的弯曲半径检查以前无法进入的身体区域。另外，该技术可能会在高光谱成像中找到应用，在其中它可以用作单位晶胞或宏像素。在那里，光谱能量的重新分配而不是高损耗的Fabry-Pérot滤波可以实现高效的高光谱成像传感器。
插图（白框）显示了制造的光谱仪的显微镜图像（左）及其光学设计原理（右），由图卢兹等人提供。
飞秒激光直接写入作为3D打印技术一直是微型化的关键驱动力，在2000年代初改变了复杂微光学领域。医学技术和消费电子产品已从该技术中受益匪浅。
相反地，诸如量子点和纳米线技术之类的技术已经使光谱测量设备的小型化得到了发展。这些是基于计算方法的，这些方法具有某些缺点，例如对标定敏感并且需要复杂的算法来进行重建。
应用光学研究所的Alois Herkommer教授和斯图加特大学第四物理研究所的Harald Giessen教授提出的设计基于经典的光栅光谱仪，并通过两光子直接激光写入结合超细喷墨工艺制造而成 。量身定制的chi高频光栅具有很强的色散特性。该光谱仪在490至690 nm的可见光谱范围内工作，在532 nm处的光谱分辨率为9.2±1.1 nm，在633 nm波长处的光谱分辨率为17.8±1.7 nm。
“凭借其小于100×100×300μm的体积3，我们将探索直接光谱仪的全新尺寸范围。”描述新设备的论文的主要作者安德里亚·图卢兹（Andrea Toulouse）说。到目前为止，只有通过计算方法才能实现这么小的数量级。 相比之下，我们将光谱直接转换为空间编码的强度信号，可以使用商用单色图像传感器读取该信号。”
图卢兹说，对于3D打印微光学而言，复杂的光学设计是一个里程碑。
她说：“折射，衍射和空间滤波元件从未如此小巧地组合在一起，以创建一个复杂且整体的测量系统。”
该研究发表在《光：先进制造》上。
