光學麥克風工作原理示意圖
奧地利初創公司Xarion Laser Acoustics GmbH（以下簡稱Xarion）成立於2012年，是由維也納技術大學和樓氏電子合作創立的獨立公司，即將推出新型無振膜光學麥克風：實現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-Pérot etalon）（實質為間距2mm的兩個平行光學反射鏡） ，固態麥克風（無活動部件）記錄聲壓導致的介質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化為聲音的測量電信號。
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。得益於其光學麥克風的剛性結構，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，其頻率響應範圍從5Hz的次聲到MHz範圍的超聲（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範圍內所有的聲學數據，這是傳統振膜麥克風無法實現的。
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首席執行官Balthasar Fischer的採訪，更好地了解了該初創公司的目標市場。
“人們肯定會疑惑，我們為什麼要記錄那些只有蝙蝠才能聽到的聲音，” Fischer就發燒級應用打趣到，“我們的光學麥克風能夠記錄的頻率對工業應用具有重要意義，比如無損檢測、超聲計量、聲學流程監測以及醫療影像。”
“當然，作為一家初創公司，我們現在還無法滿足大眾市場，我們現在的器件相對消費級產品還不具有成本優勢，所以對我們來說，最好從利基市場切入。”Fischer說。
“對於無損檢測，我們可以在被測物的一側進行測試操作，在光學麥克風的旁邊放置一個發聲器，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部的結構缺陷。”Fischer解釋道。
超聲掃描碳纖維複合平板，展示其內部缺陷
超聲頻譜顯示新鑽頭和磨損鑽頭的聲學特徵
“對於過程控制，我們可以利用超聲波監控高速數控機械，而無視環境噪音，通過集中蒐集設備發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境中監測設備。”
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聯，這是衡量焊接質量的重要數據。
“通過和維也納醫科大學的合作，我們的光學麥克風正用於內窺鏡檢查評估，我們還在為外科手術設計光聲成像解決方案。光學麥克風也同樣可以用於皮膚檢查，和其它無損檢測一樣用於皮膚結構分析。利用光學麥克風可以獲得暗痣非常清晰的3D成像。”Fischer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後，Xarion下一個目標是希望通過汽車產業進入消費類市場。
“因為我們的光學麥克風具有非常好的相位響應，相比傳統麥克風，我們的光學麥克風更適於定向錄音。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。我們能夠實現對某點的聲音拾取，而無視周圍環境的噪音。”Fischer說，比如可以在嘈雜的車廂內，將光學麥克風指向駕駛者的頭部位置。
“從2014年起，Mr Porsche便是我們最大的股東，” Fischer補充道，在不遠的將來，當我們的技術成熟以後，相信汽車製造商們會對我們的應用非常感興趣。
現在，Xarion的目標是為工業應用每年出貨數百到數千顆光學麥克風產品，同時Xarion也正和合作夥伴一起在醫療應用領域努力通過相關的法規認證。
“我們現在還處於收支平衡階段，但是我們已經有了客戶，也產生了一些營收。我們只需不斷跟進我們的產品開發。但是，我們目前並不急於尋求更多的融資，因為我們已經有了堅強的後盾。”
Xarion的CEO很清楚，他們如果想擴大產量並進入消費類應用市場，必須要進一步縮小產品尺寸並降低成本。
一個完全集成的光學麥克風概念設計，展示了晶圓光學鏡片中間的兩面發射垂直腔面發射體激光器（VCSEL）
“我們目前正在開發集成垂直腔面發射體激光器的（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。”
光學麥克風的設計參數還可以進一步微調，比如光學腔體的長度、鏡面反射率，甚至調整激光器的發射波長。
“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境。” Fischer說，他們已經收到了這樣的開發要求。“對於軍事應用，我們可以降低鏡面的反射率來降低光學麥克風的靈敏度，用於聲壓級非常高的拾音環境。在180分貝的環境中，我們需要佩戴雙重耳罩以保護我們的耳朵。 ”
資料來源:奧地利初創公司Xarion Laser Acoustics GmbH（以下簡稱Xarion）
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