本文转载自大国重器
德国德国弗劳恩霍夫集成电路研究所（Fraunhofer IIS）和德国弗劳恩霍夫硅酸盐研究所（Fraunhofer ISC）共同开发了具有特殊微透镜结构的新型颜色传感器。
图为芯片级集成微彩色传感器
开发人员表示，在“通过微光束整形元件控制纳米结构颜色传感器的角度光谱”（FOWINA）项目中开发的传感器可以直接应用在芯片上，并在最小的空间内组合多种功能。这种颜色传感器极其纤细的设计使其适合于广泛的应用，例如在移动设备或颜色可调的LED灯中。
该颜色传感器可以用于显示器、LED和其他产生真彩色的设备。它们的制造涉及使用特殊的纳米等离子体结构。这些结构过滤入射光，只允许精确定义的颜色光谱区域到达探测器表面。
控制入射角的能力对滤色器的正确工作起着决定性的作用。传统的传感器包含宏观元件，以提高滤光片的准确性，并通过遮蔽不期望的角度来避免不真实的颜色，但是这些添加的元件显著地增加了组件的构建尺寸。
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为了克服这一缺点，致力于FOWINA项目的两个Fraunhofer研究所——IIS和ISC——正在开发一个全合一的解决方案，在最小的空间内组合多个功能。将彩色滤光片结构、用于调节入射光的角度滤光片、用于信号处理的评价电路以及用于将光能转换为电能的光电二极管都集成在彩色传感器芯片中。
除了它们的高集成度（允许最大限度地将功能封装到小表面上）之外，新型传感器也比传统颜色传感器的制造更容易，因此制造成本更低。Fraunhofer IIS负责开发包括纳米等离子滤色器的传感器集成电路。后者可以与光电二极管和评价电路一起使用同一CMOS工艺，即单一技术成本高效地制造。
Fraunhofer ISC负责制造微结构阵列，这些微结构阵列用作传感器中的角度滤波器元件。Fraunhofer ISC的研究科学家Snke Steenhusen博士评论道：“我们使用先进的双光子聚合技术，这使得几乎任何类型的微结构或结构表面的产生成为可能。”为了加速制造，Fraunhofer ISC采用纳米压印技术——一种高精度的光刻技术——来复制微结构。该方法还允许在同一基板上组合不同的结构。
在FOWINA项目中，Fraunhofer ISC通过使用微光学结构将入射光的角度限制在+/-10°的容差范围内，从而获得了尽可能好的滤色性能。这种方法使LED的颜色调整的更容易些。另一个优点是微透镜的表面精度非常高，它以有针对性的方式将光聚焦在滤色器上。
Fraunhofer ISC用于制备阵列的材料是一种特殊的无机-有机杂化聚合物，它具有高的化学、热和机械稳定性，并且通过改变其分子结构可以容易地适应特定应用的要求。两个合作Fraunhofer研究所目前正在优化颜色传感器的设计和制造工艺，以便扩大到工业应用，并在以后大规模生产传感器。
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两江科技评论编辑部
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