Когда речь заходит о научных лабораториях, в голове возникает картина помещения, под завязку забитого громоздким оборудованием, опутанным пучками электрических кабелей и проводов. В большинстве случаев такая картина недалека от истины, но в будущем все это может измениться самым кардинальным образом. Усилия в этом направлении прилагают ученые из Института электронных наносистем Фраунгофера (Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems, ENAS), Хемниц, Германия, которые в рамках выставки SEMICON Europa продемонстрировали ряд своих последних разработок. И наиболее интересными экспонатами были микро- и наноразмерные спектрометры, основанные на использовании принципов микроэлектромеханических систем (microelectromechanical systems, MEMS).

Продемонстрированные спектрометры были двух разных классов - маленькие и крошечные. В маленьком спектрометре, размер которого составляет треть от размера типичной обувной коробки, использованы оптические MEMS-фильтры, что позволяет этому устройству охватить достаточно широкий диапазон длин волн, от 3 до 11 микрон. За счет использования специально обработанных кремниевых пластин полоса пропускания этого спектрометра составляет от 50 до 200 нанометров. А за счет использования специальной оптики прибор имеет коэффициент пропускания более 70 процентов, применение подвижной системы отражателей позволяет минимизировать вибрацию и компенсировать влияние сил инерции, что весьма и весьма неплохо для прибора таких размеров, аналоги которого имеют размеры, сопоставимые с размерами большого чемодана.

Этот относительно большой спектрометр может стать заменой большим спектрометрам в экспериментах, не нуждающихся в максимально возможной чувствительности или в чрезвычайно широком спектральном диапазоне, а на долю таких экспериментов приходится большая часть из проводимых в настоящее время. Такие малогабаритные устройства могут быть использованы в производственных процессах, включая процессы производства биотоплива и процессы контроля качества пищевых продуктов.

Но самым интересным экспонатом, продемонстрированным исследователями института Фраунгофера, является спектрометр совсем маленького размера, основанный на принципе работы интерферометра Фабри-Перо (Fabry-Perot interferometer,FPI). Этот интерферометр вмещается на поверхность чипа, размером 7 на 7 и на 0.6 миллиметра, а его предназначением являются разнообразные инфракрасные датчики. Небольшая стоимость таких устройств делает их идеальным вариантом для использования в технологиях спектральной съемки, в медицине, в промышленных газовых анализаторах, в анализаторах, встроенных в смартфоны и портативные компьютеры, в системах контроля и безопасности.