[發明專利]偏振成像探測器

有效

• 申請號: 201710917506.2
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107863411B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 鐘海政;王雷;王嶺雪;張猛蛟
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09;H01L31/12;H01L31/0352
• 代理公司: 11372 北京聿宏知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳大建;張杰

本發明提供了一種偏振成像探測器，用于實現紫外偏振成像探測，其包括：紫外?可見光轉換膜，用于選擇性地吸收特定偏振方向的紫外光并且將其轉換為相同偏振方向的可見光；微納光學結構，用于選擇性地透射所述相同偏振方向的可見光；以及成像器件，用于探測經由所述微納光學結構透射的所述相同偏振方向的可見光。

技術領域

本發明涉及偏振成像探測器，具體涉及一種基于量子點偏振發光膜的紫外偏振成像探測器。

背景技術

紫外成像探測技術是一項重要的光電子技術，紫外成像探測器是將紫外輻射光信號轉換為電信號并成像的光電探測器。紫外探測成像技術利用探測目標的紫外特征(光譜波段、圖像特點)，結合大數據分析，可提高對探測目標的識別和分析。紫外探測成像技術應用領域十分廣泛，在軍事方面，紫外探測成像器件與可見、紅外等探測手段配合，可實現復雜環境下目標的全方位探測。利用衛星搭載，紫外探測成像器件可對彈道導彈進行早期預警和跟蹤。另外，紫外探測成像器件還可對狙擊步槍、火箭彈等城市作戰中的隱藏目標進行探測和定位。在民用方面，紫外探測成像技術能夠滿足空間探測、火災預警、天際通信、環境污染監測等領域對多光譜探測的需求，有利于對觀測目標的準確判斷。目前，國際上廣泛研究的紫外成像探測器主要包括光發射真空型和固態型兩大類，光發射真空器件主要包括紫外光電倍增管、真空二極管、成像型紫外變像管等。固態型器件主要分為兩類：一是使用氮化鎵、碳化硅、氧化鋅等寬禁帶半導體材料制作的紫外探測器，二是在硅基成像器件上制作的紫外探測器，具體采用的技術路線主要有背減薄技術和紫外-可見光轉換膜技術。現有的這些紫外成像探測器只能測量紫外光強和光譜信息。

偏振是電磁波的重要特征，是光除波長、振幅、相位以外的又一重要屬性。光譜偏振可提供有關目標反射或輻射光的偏振信息，是一種更豐富的信源。傳統光強和光譜探測技術僅能探測光強和空間信息，偏振探測能夠獲得光強、光譜、空間、偏振度、偏振方位角、偏振橢率和旋轉方向等信息，有效利用偏振矢量信息，可以增強圖像對比度，提高信噪比，從而可大幅提高探測精度、改善成像質量、提高對目標的識別能力。目前，國內外對偏振成像探測的研究基本集中在紅外波段和可見光波段，例如，2010年美國陸軍研究實驗室、空軍研究實驗室和亞利桑那大學共同合作對不同材質目標進行了紅外偏振成像研究；2009年，以色列研究者在霧霾天氣環境下進行了偏振成像實驗，實驗表明可見光偏振成像能夠改善成像效果，提高成像的作用距離。國內外對紫外波段偏振探測成像技術的研究十分匱乏。紅外波段和可見光波段的偏振成像探測的實現方式主要通過光學環節，既采用金屬絲柵偏振片和波片、棱鏡、玻璃堆、液晶空間光調制器等偏振光學元件與探測器以及不同的光路布局構成分振幅偏振、分時偏振、分孔徑偏振等偏振探測系統。與可見光和紅外波段相比，紫外波段的偏振光學元件和微納結構對加工精度的要求更高，目前，受微納加工技術的限制，紫外波段的偏振光學元件和微納結構十分缺乏，國內外尚無紫外偏振成像探測器的報道。

光譜轉換技術是光電子領域中一項通用光-光轉換技術，在CCD表面涂覆紫外-可見光轉換膜的紫外探測成像技術通過將紫外信號轉換為CCD能夠響應的可見光或者近紅外光，實現紫外探測。紫外-可見光轉化材料主要有機熒光材料、稀土發光材料和量子點材料等。國外研究者對有機熒光材料作為紫外-可見光轉換材料的硅基CCD紫外增強器件進行過系統研究，結果表明Lumogen、暈苯等材料都可實現CCD器件的紫外增強，并且Photometrics等公司推出了相應的產品，并應用于哈珀望遠鏡。2003年滑鐵盧大學的Franks等人員將(La,Ce,Tb)PO4:Ce:Tb顆粒沉積在石英基片上實現了紫外響應的成像探測器。