角度稳定薄膜滤光片技术：PoLightFilters斩获NRW创业大赛冠军

引言：入射角敏感性问题制约精密滤光应用

在荧光显微镜、医用内窥镜和激光雷达（LiDAR）等高精度光学成像系统中，滤光片承担着从微弱目标信号中精准筛选特定波长光线的关键任务。这些应用场景有一个共同的技术挑战：入射角敏感性问题。

传统介质干涉滤光片的光谱特性依赖于精确控制的多层薄膜干涉，其中心波长和带宽会随入射角变化而发生偏移。当入射角从0°（正入射）增加到30°或更大时，滤光片的有效光学厚度减少，导致透射波长向短波方向移动（蓝移）。这一效应在高NA（数值孔径）光学系统中尤为突出，因为系统中的光线并非都沿光轴正入射。

在实际应用中，角度偏移可能造成滤光片的实际透过波长与荧光团的发射峰或激光器的发射波长失配，导致信号衰减和信噪比下降。如何在保持紧凑尺寸的前提下实现角度稳定的滤波性能，成为制约高端成像系统进一步发展的关键技术瓶颈。

核心突破：角度稳定薄膜光学滤光片

2026年6月15日，科隆大学化学与生物系官网报道了一则振奋人心的消息：由该校孵化的初创企业PoLightFilters在HIGH-TECH.NRW加速器Demo Day活动中荣获第一名，NRW（北莱茵-威斯特法伦州）经济部长Mona Neubaur亲自为获奖团队颁发1万欧元奖金。

PoLightFilters公司的核心技术正是针对上述角度敏感性问题开发的角度稳定薄膜光学滤光片（Angle-Stable Thin-Film Optical Filters）。该技术能够在大入射角条件下依然保持可靠的光谱滤波性能，为精密成像和传感系统提供稳定的光学过滤解决方案。

角度稳定的物理原理

实现角度稳定滤波的技术路径有多种可能。根据行业技术演进趋势，常见的设计策略包括：

• 多腔串联设计：通过精心设计多个干涉腔的耦合，补偿入射角变化带来的光谱偏移。
• 特殊折射率材料应用：选用具有特定色散特性的薄膜材料，使角度变化引起的光学厚度变化在目标波段相互抵消。
• 结构化薄膜设计：在薄膜内部引入微纳结构或梯度层，引入额外的相位调控自由度。

无论具体技术路线如何，核心目标都是确保滤光片的光谱响应对入射角变化不敏感，从而在大NA光学系统中仍能精准工作。

技术渊源：洪堡纳米与生物光子学中心的研究积累

PoLightFilters的技术源自科隆大学Prof. Dr. Malte C. Gather在洪堡纳米与生物光子学中心（Humboldt Center for Nanoscale and Biophotonics, HCNB）的研究组工作。

该研究组获得了ERC Advanced Grant（欧洲研究委员会高级资助）HyAngle项目的支持。ERC Advanced Grant是欧洲科学研究领域最具竞争力的资助项目之一，面向全球顶尖学者，资助其在各自领域开展前沿探索。HyAngle项目专注于高角度容差光学滤光片的基础研究，为后续的技术转化奠定了扎实的理论基础。

从学术研究到产业应用，PoLightFilters完成了技术成熟度（Technology Readiness Level, TRL）的跨越。从TRL 3-4的基础概念验证，到TRL 6-7的原型系统演示，再到接近商业化的产品形态，团队在材料、工艺和系统集成方面持续迭代优化。

资金支持：超百万欧元研究转移投入

PoLightFilters的发展获得了多方研究转移资金的强力支持：

• EXIST研究转移项目：自2024年起，团队获得德国联邦经济和气候保护部（BMWK）资助的EXIST研究转移项目（EXIST-Forschungstransfer）约110万欧元的资助。该项目是德国政府支持大学衍生企业（Spin-off）的重要政策工具，提供资金帮助科研团队跨越“死亡之谷”，完成从实验室到市场的关键一跳。
• ERC Proof-of-Concept项目：除EXIST项目外，团队还获得ERC概念验证（Proof-of-Concept）项目资助，用于验证核心技术的市场应用潜力。

充足的早期资金支持使团队能够专注于技术研发和产品打磨，而不必过早承受商业化压力。这一案例也反映了德国和欧盟对科研成果商业转化的高度重视和系统性支持。

应用场景：从医学成像到智能感知

荧光显微镜

荧光显微镜是生命科学研究的核心工具，其成像质量高度依赖滤光片对微弱荧光信号的精准提取。高NA物镜意味着更大的入射角范围，传统滤光片难以在整个视场范围内保持一致的滤波性能。角度稳定滤光片可确保即使在视场边缘也能获得均匀的荧光信号强度。

荧光内窥镜

荧光引导手术（FGS）通过在术中实时显示特定荧光标记的组织（如肿瘤边缘、淋巴系统），辅助外科医生实现精准切除。便携式荧光内窥镜需要紧凑的光学设计，大NA微型镜头产生的大入射角光线对滤光片提出严峻挑战。PoLightFilters的技术有望推动下一代小型化医学成像设备的实用化。

LiDAR系统

车载和机器人LiDAR依赖精确的发射-接收滤光片来分离回波信号和背景光。机械扫描式LiDAR使用的大角度扫描镜带来复杂的光线入射角变化，固态Flash LiDAR则面临大视场角的挑战。角度稳定的接收滤光片可提高系统的抗干扰能力和信噪比。

工业监控与诊断传感

工业生产线上的颜色识别、表面缺陷检测和成分分析等应用，同样受益于角度不敏感的高性能滤光片。紧凑的膜层结构也便于集成到各种形态的工业相机模块中。

团队构成：跨学科交叉的创业组合

PoLightFilters的创始团队体现了高度的专业互补性：

• Elena von der Heyden：领导团队战略与运营，曾在多家科技企业担任管理职务。
• Andreas Mischok：技术负责人，主导薄膜光学设计与工艺开发。
• Emma Puttock：国际商务拓展专家，负责市场开拓和客户对接。
• Ahmed Gaber Abdelmagid：核心研发工程师，专注于光学薄膜的材料表征与性能优化。

这支团队汇聚了光学工程、材料科学和商业管理的多元背景，是典型的“科学家+工程师+商业领袖”组合，契合高科技创业团队的成功要素。

行业意义：德国北部工业区的光学产业生态

PoLightFilters的获奖不仅是团队个体的成功，也折射出德国北部工业区（NRW）的光学产业创新生态活力。NRW是德国人口最多、经济总量最大的联邦州，拥有深厚的工业基础和活跃的科技创新氛围。

HIGH-TECH.NRW加速器是该州支持高科技创业的旗舰项目，通过提供资金、人脉网络和导师辅导，帮助初创企业对接产业资源、加速成长。Demo Day作为加速器的阶段性展示活动，为入选项目提供了面向投资人、产业伙伴和媒体的曝光机会。

PoLightFilters从众多参赛项目中脱颖而出并获得最高荣誉，验证了市场对其技术方向和团队执行能力的认可。

展望：从精密滤光到下一代小型化医学成像

谈及公司愿景，PoLightFilters表示将致力于实现下一代小型化医学成像。随着手术机器人和胶囊内窥镜等微创医疗设备的发展，光学系统的小型化需求日益迫切。角度稳定滤光片作为这些设备中的关键光学元件，其性能提升将直接推动整机系统的诊断精度和可靠性。

未来，团队计划进一步优化膜层设计以实现更宽的入射角容差范围，同时探索与CMOS图像传感器和微型LED光源的异质集成方案。从更长期看，基于薄膜光学核心能力的平台技术延伸——如微型光谱仪、可调谐滤光器和多谱段成像模组——也具备可观的市场想象空间。