近日，受美国国家科学基金会（NSF）“小企业创新研究”（SBIR）项目资助，Perceptra Technologies公司宣布将启动一项高性能集成光子拉曼分析仪的研发计划。该项目旨在通过创新的芯片制造技术，显著降低化学分析传感器的成本和体积，使实时、按需的化学检测变得更加普及，覆盖从工业生产到社会民生的广泛应用领域。
当前，可靠的化学分析通常依赖昂贵且笨重的设备，这些设备仅存在于集中式实验室中，严重限制了普通人和各行业对及时化学分析的需求。尤其在诸如制造业和社会安全等领域，缺乏快速的化学筛查能力已导致了诸多问题。例如，无法实时检测药物成分，已导致多起与芬太尼相关的致命药物过量事件；而制造业中缺乏实时化学数据则导致了效率的下降与成本的增加。因此，开发小型化、低成本的光学传感器不仅是技术进步的需求，更是社会进步的关键。
在此次SBIR项目中，Perceptra Technologies公司将聚焦于设计、优化、建模及初步验证一款高灵敏度的集成光子拉曼光谱仪。现有的拉曼光谱系统由于其庞大的体积和高昂的成本，应用范围受限。为了克服这一挑战，项目团队提出了一种创新的扫描源拉曼光谱技术。这项技术采用可调谐激光器代替传统的色散光谱仪，以扫描拉曼光谱，显著提升系统的小型化潜力。不同于色散光谱仪的微型化会影响光线收集和灵敏度，这种新架构能够在不影响性能的情况下实现芯片集成化。
然而，项目的关键挑战在于实现大范围可调谐的激光器，这是集成化拉曼光谱仪中不可或缺的组成部分。要构建一台能覆盖整个指纹区光谱的通用拉曼光谱仪，宽范围的波长调谐能力至关重要。为此，项目团队将探索新的集成光子架构，用于实现可调谐激光器及波长跟踪设备，解决当前芯片级激光器面临的难题。此外，项目还将研究制造过程中的容差问题，确保设计能够适应大规模量产。
此项目的成功，不仅有望大幅推动光学传感技术在化学分析领域的应用，还将助力包括制药、环境监测和工业生产在内的多个领域实现技术升级，降低检测成本，提高生产效率。同时，这一突破也将为社会安全与公共健康带来新的保障。
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https://www.nsf.gov/awardsearch/showAward?AWD_ID=2433138
https://perceptra.tech/
