據(jù)報道，奧地利初創(chuàng)公司XarionLaserAcousticsGmbH（以下簡稱Xarion）成立于2012年，是由維也納技術(shù)大學和樓氏電子合作創(chuàng)立的獨立公司，即將推出新型無振膜光學麥克風：實現(xiàn)前所未有的聲音解析度。
該光學麥克風的工作原理為，利用激光器發(fā)射出波長1550nm的電信級紅外激光光束，穿過法布里-珀羅標準具（Fabry-Pérotetalon）（實質(zhì)為間距2mm的兩個平行光學反射鏡），固態(tài)麥克風（無活動部件）記錄聲壓導致的介質(zhì)中折射率的微小變化。這些微小變化改變了紅外激光光束的波長和傳輸，光學麥克風將這些細微變化轉(zhuǎn)化為聲音的測量電信號。
光學麥克風工作原理示意圖
Xarion的光學麥克風能夠探測到10-14以下微弱的折射率變化，相對的聲壓變化則低至1μPa。得益于其光學麥克風的剛性結(jié)構(gòu)，使其不受聲音引起的機械共振影響，能夠獲得非常平坦的頻率響應，其頻率響應范圍從5Hz的次聲到MHz范圍的超聲（在液體中最高達到25MHz）。這使得該光學麥克風能夠在一次聲音記錄中獲取較大頻譜范圍內(nèi)所有的聲學數(shù)據(jù)，這是傳統(tǒng)振膜麥克風無法實現(xiàn)的。
Xarion目前的光學麥克風原型，相對智能手機中的消費類MEMS麥克風尺寸要龐大的多，EETimes通過對Xarion首席執(zhí)行官BalthasarFischer的采訪，更好地了解了該初創(chuàng)公司的目標市場。
“人們肯定會疑惑，我們?yōu)槭裁匆涗浤切┲挥序鸩拍苈牭降穆曇?，”Fischer就發(fā)燒級應用打趣到，“我們的光學麥克風能夠記錄的頻率對工業(yè)應用具有重要意義，比如無損檢測、超聲計量、聲學流程監(jiān)測以及醫(yī)療影像。”
“當然，作為一家初創(chuàng)公司，我們現(xiàn)在還無法滿足大眾市場，我們現(xiàn)在的器件相對消費級產(chǎn)品還不具有成本優(yōu)勢，所以對我們來說，最好從利基市場切入?！盕ischer說。
“對于無損檢測，我們可以在被測物的一側(cè)進行測試操作，在光學麥克風的旁邊放置一個發(fā)聲器，對被測物表面進行2D平板掃描，通過異常的掃描聲波圖紋識別被測物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)缺陷?！盕ischer解釋道。
超聲掃描碳纖維復合平板，展示其內(nèi)部缺陷
超聲頻譜顯示新鉆頭和磨損鉆頭的聲學特征
“對于過程控制，我們可以利用超聲波監(jiān)控高速數(shù)控機械，而無視環(huán)境噪音，通過集中搜集設(shè)備發(fā)出的聲音信號而獲得信息豐富的聲學圖像，”Fischer說，“效果就像在安靜的環(huán)境中監(jiān)測設(shè)備?！?/div>
Fischer在近期的一篇文章中還描述了另一個應用案例——激光焊接，幾百Khz的特定頻譜分量的振幅和焊縫熔深存在緊密關(guān)聯(lián)，這是衡量焊接質(zhì)量的重要數(shù)據(jù)。
“通過和維也納醫(yī)科大學的合作，我們的光學麥克風正用于內(nèi)窺鏡檢查評估，我們還在為外科手術(shù)設(shè)計光聲成像解決方案。光學麥克風也同樣可以用于皮膚檢查，和其它無損檢測一樣用于皮膚結(jié)構(gòu)分析。利用光學麥克風可以獲得暗痣非常清晰的3D成像?！盕ischer披露道。
光學麥克風通過超聲波掃描識別的美國空軍目標解析測試卡（在一塊直徑1英寸的玻璃上打印黑色測試圖紋）
成功打開上述三個應用市場以后，Xarion下一個目標是希望通過汽車產(chǎn)業(yè)進入消費類市場。
“因為我們的光學麥克風具有非常好的相位響應，相比傳統(tǒng)麥克風，我們的光學麥克風更適于定向錄音。利用3~7個麥克風組成的麥克風陣列，我們可以利用聚束算法拾取一個方位的聲音，獲得更好的語音識別。我們能夠?qū)崿F(xiàn)對某點的聲音拾取，而無視周圍環(huán)境的噪音?！盕ischer說，比如可以在嘈雜的車廂內(nèi)，將光學麥克風指向駕駛者的頭部位置。
“從2014年起，MrPorsche便是我們最大的股東，”Fischer補充道，在不遠的將來，當我們的技術(shù)成熟以后，相信汽車制造商們會對我們的應用非常感興趣。
現(xiàn)在，Xarion的目標是為工業(yè)應用每年出貨數(shù)百到數(shù)千顆光學麥克風產(chǎn)品，同時Xarion也正和合作伙伴一起在醫(yī)療應用領(lǐng)域努力通過相關(guān)的法規(guī)認證。
“我們現(xiàn)在還處于收支平衡階段，但是我們已經(jīng)有了客戶，也產(chǎn)生了一些營收。我們只需不斷跟進我們的產(chǎn)品開發(fā)。但是，我們目前并不急于尋求更多的融資，因為我們已經(jīng)有了堅強的后盾?！?/div>
Xarion的CEO很清楚，他們?nèi)绻霐U大產(chǎn)量并進入消費類應用市場，必須要進一步縮小產(chǎn)品尺寸并降低成本。
一個完全集成的光學麥克風概念設(shè)計，展示了晶圓光學鏡片中間的兩面發(fā)射垂直腔面發(fā)射體激光器（VCSEL）
“我們目前正在開發(fā)集成垂直腔面發(fā)射體激光器的（VCSEL）晶圓級玻璃干涉儀。其中的光學腔體間距將由之前的2mm改為1mm，每塊晶圓可以獲得數(shù)千個這樣的干涉儀。當然，這樣的光學麥克風的尺寸還是會比MEMS麥克風更大一些，我們也無法通過價格來擊敗MEMS麥克風，但是，當駕駛者和車載語音導航系統(tǒng)進行對話時，通過光學麥克風獲得的極佳的用戶體驗，將會使我們獲得成功?！?/div>
光學麥克風的設(shè)計參數(shù)還可以進一步微調(diào)，比如光學腔體的長度、鏡面反射率，甚至調(diào)整激光器的發(fā)射波長。
“我們也可以選擇紫外光來提高靈敏度，或者應對那些紅外吸收較高的拾音環(huán)境?！盕ischer說，他們已經(jīng)收到了這樣的開發(fā)要求。“對于軍事應用，我們可以降低鏡面的反射率來降低光學麥克風的靈敏度，用于聲壓級非常高的拾音環(huán)境。在180分貝的環(huán)境中，我們需要佩戴雙重耳罩以保護我們的耳朵?！?/div>
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