Microspectromètre flexible pour applications mobiles

Le Fraunhofer IOF présente des mesures spectrales à haute résolution avec des optiques miniaturisées

05.04.2024

Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer d'optique appliquée et d'ingénierie de précision (IOF) ont mis au point un module de spectrométrie très compact. Il permet de cartographier les spectres de 39 fibres optiques sur un capteur de caméra dans un espace réduit. Cela est possible grâce à un système micro-optique spécial. Cette technologie, qui pourrait trouver des applications dans les domaines de l'assurance qualité et de l'analyse, sera présentée au salon analytica, qui se tiendra à Munich du 9 au 12 avril.

Pour analyser spectralement la lumière provenant de nombreux points de mesure éloignés, il faut utiliser plusieurs micro-spectromètres distincts ou des équipements de laboratoire complexes. Ces deux solutions ne sont pas envisageables lorsqu'il s'agit d'applications flexibles ou même mobiles. Une équipe du Fraunhofer IOF a maintenant mis au point une solution dans laquelle la lumière est guidée de manière flexible vers un système optique unique et très compact à l'aide de 39 fibres optiques. Les informations spectrales sont alors transmises au capteur d'image d'une caméra.

Micro-optique pour un réseau de spectromètres

Lors du salon analytica de cette année, le Fraunhofer IOF présente un système de démonstration avec les nouvelles optiques de spectromètre au stand A3.407. Cependant, on ne peut pas voir grand-chose de ce système, car il est très petit. Les chercheurs d'Iéna ont développé un système micro-optique spécial pour traiter la lumière transmise par les fibres optiques. Ce système se compose de plusieurs spectromètres disposés les uns à côté des autres, formant ce que l'on appelle un réseau de spectromètres.

Chaque canal contient un arrangement prisme-grille-prisme entre des micro-lentilles achromatiques. Les micro-lentilles sont séparées par des entretoises afin d'éviter la diaphonie entre les canaux. Cette disposition permet de monter tous les canaux du spectromètre en même temps et d'obtenir un système optique d'une longueur inférieure à deux centimètres.

Malgré ces dimensions limitées, le système cartographie le spectre de 400 à 800 nanomètres environ. Le capteur CMOS correspondant permet d'obtenir une résolution de 0,6 nanomètre par pixel.

Optique compacte pour l'assurance qualité et l'analyse

La technologie a été développée pour des applications où des mesures spectrales sont nécessaires à de nombreux endroits ou sur de grandes surfaces. Cela s'applique, par exemple, à l'analyse optique des revêtements ou des impressions, aux mesures parallèles en bioanalyse ainsi qu'à l'agriculture numérique, par exemple pour vérifier l'état de santé des plantes. Grâce à sa conception intégrée, l'installation est robuste et peut être facilement intégrée dans des systèmes existants.

L'équipe du Fraunhofer IOF a développé la technologie jusqu'à la maturité de l'application en trois ans avec le soutien de la Thüringer Aufbaubank. Il s'agit maintenant de l'optimiser pour des applications spécifiques avec les partenaires appropriés. Par exemple, la résolution spectrale pourrait être ajustée, ou la plage de mesure spectrale pourrait être étendue à 1600 nanomètres - même différents paramètres des canaux sont concevables.

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https://www.bionity.com/fr/news/1183125/microspectrometre-flexible-pour-applications-mobiles.html