基於MEMS技術的微型拉曼光譜儀器的研製

《基於MEMS技術的微型拉曼光譜儀器的研製》是依託廈門大學，由呂苗擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於MEMS技術的微型拉曼光譜儀器的研製
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：呂苗
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

拉曼光譜技術利用雷射激發分子得到指紋的化學鍵和官能團振動的光譜信息，可以用於暴露在水和CO2中樣品的鑑定和指認，在材料、醫藥衛生、環保、食品安全、國防公安等領域得到廣泛的套用。但是拉曼光譜儀體積的制約使其難以用於航天等領域，價格的制約使其難以在民生領域得到更寬廣的套用。殼層隔絕納米粒子增強拉曼光譜（SHINERS）技術在提高靈敏度的同時具有前所未有的普適性和穩定性，為微型價廉的拉曼光譜儀提供了發展機會。本項目針對拉曼光譜儀器的核心部件- - 分光系統，擬借鑑波分解復用器的原理，採用MEMS 技術研製高通量的陣列波導光柵分光晶片，取代原來的光柵、透鏡結構，實現微型化、低成本和高光譜解析度。並利用手機晶片作為系統控制、數據採樣、收集和處理平台，實現整機的微型化並最大程度降低成本，結合創新性的SHINERS技術，獲得高靈敏度和高穩定性，使我國在這一新興的領域奪取先機並在科研和民生領域獲得重要套用。

結題摘要

攜帶型拉曼光譜儀在食品衛生、環境監測和公共安全等領域的需求與日俱增，正在成為拉曼光譜套用領域一個新的增長點。這種小型的設備在價格上雖然只有大型的設備的幾分之一，使得拉曼光譜技術的套用更加普及，但是離民用化仍然有一段距離。拉曼光譜儀的組成部分包括雷射器、拉曼探頭和色散模組，其中色散模組是由光柵、透鏡和CCD組成的精密光學、光電系統。本課題承擔的AWG晶片光譜儀，利用製作在矽片上的氮氧化矽光波導形成陣列波導光柵（AWG）色散模組，並和製備的矽光電探測器結合，製備了晶片式色散模組，經測試，AWG晶片的波長解析度小於1 nm。結合研製的785 nm雷射器和減小尺寸的拉曼探頭，研製了手持式微型拉曼光譜儀。所取得的技術突破包括：（1）寬頻陣列波導光柵的設計和製造技術。（2）矽光電探測器與陣列波導光柵的混合和單片集成技術。（3）專用陣列波導光柵的設計和製造技術。所獲得的晶片光譜儀比現有採用光柵、透鏡和CCD的光譜儀成本和體積有較大的降低，尤其適合低成本專用分析晶片的套用。