본 연구팀은 고체잠입회절판 구조를 활용한 마이크로분광기를 제작하였으며, 작은 크기와 향상된 분광해상도를 구현하였다. 이는 기존 상용 분광기 대비 1,000 배 이상의 크기 축소와 함께 높은 해상도 및 감도를 유지하였으며, 휴대용 모듈을 통한 과일의 성숙도 검증을 통한 분광 응용 분야에 활용하였다.

물질이 반사 또는 흡수하는 빛의 파장 분포를 통해 고유의 성분을 분석할 수 있다는 면에서 분광측정은 다양한 응용 분야에서 비파괴 시료 분석에 활발히 사용되고 있다. 기존 상용 분광기는 실시간 성분분석을 제공하지만, 시스템의 크기가 커서 휴대용이나 현장 진단에 활용하는데 한계가 존재한다. 최근 마이크로·나노 공정 기술의 발전으로 소형 분광센서가 개발돼 품질 평가, 환경 모니터링, 위약 진단 및 헬스케어 등에서 활용되고 있다. 하지만 현재의 소형 분광센서들은 내부 광부품들의 간소화를 거치며 광학 성능이 크게 저하돼 시료 분석의 정확도를 낮추고 있으며, 여전히 광학 성능이 저하되지 않으면서 동시에 크기를 줄이는 데 어려움을 겪고 있다.

본 연구팀에서는 수 밀리미터 두께의 분광기 내에서 넓은 각 분산을 가지는 고체잠입회절판 구조를 가진 마이크로분광기를 최초로 제안하였다. 이 구조에서는 반사형 회절판과 굴절률이 유사한 렌즈를 접합하여 분산된 빛이 이미지센서에 평면 초점을 맺히도록 설계하여 가시광선 전 영역에서 균일하고 향상된 분광해상도를 갖도록 제작하였다. 연구팀이 제작한 마이크로분광기 모듈은 8 mm × 12.5 mm × 15 mm의 크기를 가지고, 이는 기존 상용 분광기를 1천 배 이상 축소시킨 성과이다. 또한, 상용 분광기의 성능과 비슷한 평균 5.8 nm의 고해상도 및 작동 파장 범위 내 76% 이상의 고감도를 나타낸다.