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光譜儀、光譜儀的波導片的製造方法及其結構

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近紅外感測光譜儀 加速實現智慧生活
台灣超微光學團隊研發「光譜儀、光譜儀的波導片的製造方法及其結構」,充分發揮臺灣半導體及微機電技術的優勢,成功研發出全球最小近紅外感測光譜儀,相較傳統波導製作技術,尺寸更小,良率大幅提升,除工業檢測外,未來亦有應用於大眾市場的潛力,影響範圍深遠。
想知道購買的食材有沒有含農藥?水果夠不夠甜?在未來,有一台手持式光譜儀就可搞定!
品質良率高 生產成本超低
光譜儀是一種應用光學原理將複雜的光解析為光譜線的科學儀器,其主要用來量測樣品的吸收、穿透或反射,長期以來光譜儀產業為歐美國家主導,侷限於高端專業市場,最為熟知的就是在工業與化學實驗室作樣本分析,但因為儀器體積龐大,一直無法更普遍的應用。2006年成立的台灣超微光學雖然屬於產業新秀,卻勇於突破,成立研發團隊,希望達成光譜儀微型化、生活化的目標,尋求多元創新應用。
「商用光譜儀就像單眼相機,僅供攝影玩家拍照,體積重又大,是一種只有科研單位會使用的高檔儀器,我們想研發的則像是手機相機般的消費型光譜儀,兼具輕便與影像品質,可以人手一支,甚至整合在行動或穿戴裝置內。」台灣超微光學光學部資深經理洪健翔做了生動比喻。具備光電博士班背景的他帶領團隊投入開發,由於臺灣缺乏光譜儀產業,而國外先進皆為高階大型光譜儀技術,在沒有任何可參考的學習對象下,一切都只能從頭開始摸索。
研發時的主要困難來自於波導材料的開發,團隊嘗試過多種材料與工法,像是以玻璃、金屬,但品質結果都不如預期,良率僅有50%,成本也一直降不下來,後來團隊嘗試以矽晶圓作為波導材料,半導體製程模式為成型工法,經過多次改良,歷時兩年,最終設計出獨一無二的微機電製程,製作成全球最小、最薄的近紅外矽晶片光譜儀,具備寬波段、高解析度、低雜散光等優異特點。透過全晶圓級製造波導,可解決拋光、切割、組裝定位及量產性等問題,避免精密拋光及切割造成表面損傷,而矽波導元件材料成本不到玻璃及金屬的十分之一,產出良率高達95%,成果令人驚艷,成功製造出微型光譜儀,可望藉由此產品打破全球光譜儀市場長期以歐美日品牌為主的現象。不僅如此,採用台灣超微光學光譜儀的合作夥伴也陸續開發出新產品,其核心光譜儀不但具有成本優勢也具有大幅度的技術領先,外銷產品具有極大的競爭力。
尺寸輕巧 宜整合手持裝置
「能夠實現光譜儀的微型化,要歸功於臺灣有很成熟的半導體與微機電代工產業。」洪健翔謙虛地表示,國外光譜儀產業都是以傳統光學加工製作,團隊初期也是依循這個傳統模式,但效果並不理想,後來團隊跳脫格局放手一搏,以跨領域的思維,嘗試以半導體加工模式去製作,終於克服瓶頸。
搭乘工業4.0風潮,近紅外光譜儀成為實現工業物聯網最重要感測器之一,本發明所製作的光譜儀受到中國大陸的大型工業集團青睞,已導入其生產線佈建,用以監控材料品質,未來工業應用商機無限。除此之外,由於本發明量測精度可達1nm以下,面積卻僅一個火柴盒大小,高度不到1公分,適合整合至各種手持或穿戴式裝置,若與資料庫管理、雲端傳輸、演算法供應商組成智能光譜產業鏈,有助普及於民生消費市場,像是蔬果與農產質量驗證,食品飲料成分測試、農作物生長監控、醫療藥品防偽認證、畜牧業飼料調整與追蹤、製造業流程管控與品質檢查等方向,均有開發潛力,屆時人手一台光譜儀感測器,將成為實現智慧生活的最佳幫手。

  • 發布日期 : 110-06-18
  • 更新日期 : 110-06-18
  • 發布單位 : 國際事務及綜合企劃組
  • 瀏覽人次 : 803

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