日本光学企业腾龙公司(Tamron)于2026年6月宣布,全球首次实现MIM(金属-绝缘体-金属)结构元表面近红外光源芯片的实用化。该芯片采用超薄平面构型,工作波长覆盖1300–1700 nm关键近红外窗口,热负载耐受能力达350℃以上,突破了传统灯源因散热瓶颈导致设备体积庞大的技术制约。此举为工业现场快速检测、基层医疗机构便携筛查及消费级健康监测设备的小型化提供了核心光引擎支撑。
近红外光谱分析依赖特定波段对有机物C-H、O-H、N-H等化学键的特征吸收响应,广泛用于药品成分验证、农产品水分/糖度无损测定、血液血氧与葡萄糖浓度动态监测等场景。此前主流光源多采用卤钨灯或LED阵列,前者需庞大散热模组与反射腔体,整机常重逾5公斤、体积超A4纸大小;后者则受限于发光效率与光谱纯度,在1550 nm以上波段输出衰减显著。腾龙此次发布的MIM光源芯片厚度仅85微米,有效发光面积为1.2 mm × 1.2 mm,在1500 nm处辐射强度达120 mW/sr,功耗较同性能卤钨灯降低83%,且无需主动风冷系统。

技术突破核心在于热管理路径重构:MIM结构本身由上下两层纳米级金属膜(Ti/Au)夹持中间Al₂O₃绝缘层构成,通过局域表面等离激元共振(LSPR)实现窄带高效辐射;但高温下金属扩散与氧化会导致共振峰漂移和输出衰减。腾龙团队将自身在玻璃模压(GM)镜头量产中积累的精密热处理工艺迁移至芯片封装环节——采用梯度升温-恒温弛豫-可控冷却三段式热循环,使金属/介质界面应力释放率提升40%,并在芯片背面集成微纳级铜-石墨烯复合散热层,实测连续工作2000小时后光功率衰减率低于3.2%。该方案未使用稀有贵金属镀层或真空密封腔体,利于规模化制造。
该光源已通过IEC 60825-1:2014激光产品安全标准中的Class 1 LED类豁免认证,符合JIS C 62471光生物安全性要求,无需额外光学隔离即可集成至终端设备。其光谱半高宽(FWHM)为42 nm,远优于普通LED(>80 nm),接近可调谐激光器精度,可减少后续光谱解混算法复杂度。对国内光学模组厂商而言,该芯片支持标准SMT贴装(焊盘间距0.5 mm),兼容FR4与陶瓷基板,但需注意回流焊峰值温度须控制在245℃以内以避免界面金属再结晶。目前样品阶段提供TO-46金属罐与QFN-16两种封装形式,后者更适合国产手持式近红外光谱仪的紧凑主板布局。
日本市场对便携式近红外设备需求正加速释放:2025年日本厚生劳动省将农林水产省下属的《食品成分快速筛查指南》升级为强制性行业规范,要求地方食品检验站配备可在田间/市集现场完成3分钟内糖度、农药残留初筛的设备;日本经济产业省“Health Tech 2030”计划明确将居家慢性病监测列为优先采购方向,其中非侵入式血糖检测设备被列为重点扶持品类。腾龙选择2026年秋启动商用样品供应,恰与上述政策落地窗口期重合。对中国ODM厂商而言,该芯片可直接替代现有卤钨灯+单色仪方案,使整机BOM成本下降约22%,但需同步适配其驱动电路——原厂推荐采用恒流脉冲模式(100 kHz,占空比15%),以平衡热负荷与信噪比。
该MIM光源并非激光器,不涉及相干光调控,不适用IEC 60825激光安全分级体系,而归入LED类光辐射源管理,大幅简化出口欧美的CE认证流程。但其在1550 nm波段的高功率密度可能触发美国FDA 21 CFR Part 1040对“近红外治疗设备”的附加申报要求,建议外贸企业提前准备辐射剂量测试报告。该芯片当前产能由腾龙自有福岛工厂承担,暂未开放代工,首批样品交付周期为12周,最小订货量(MOQ)为500颗。
这一案例凸显出:在近红外光谱硬件小型化进程中,热管理能力已从系统级工程问题下沉为芯片级材料工艺问题;中国供应链若要切入高端便携检测设备赛道,不能仅关注光学设计或算法优化,更需在金属/介质界面稳定性、微尺度热扩散路径设计等底层工艺环节建立协同开发能力。
