[實用新型]一種可調節偏振和光譜的成像探測芯片

有效

• 申請號: 201821563280.7
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN208795365U
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 張湯安蘇;張新宇
• 申請（專利權）人: 南京奧譜依電子科技有限公司
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02
• 代理公司: 武漢臻誠專利代理事務所(普通合伙) 42233
• 代理人: 宋業斌

本實用新型公開了一種可調節偏振和光譜的成像探測芯片，包括從上到下平行設置、且透光面積完全相同的電調偏振模塊、電調光譜模塊、以及光敏陣列，電調偏振模塊包括從上到下平行設置的電調偏振圖案電極引線層、第一基片、電調偏振圖案電極、第一液晶定向層、第一液晶層、第二基片、以及光學介質層，電調光譜模塊包括從上到下平行設置的第三基片、第一電調光譜電極、第二液晶定向層、第二液晶層、第三液晶定向層、第二電調光譜電極、以及第四基片。本實用新型能解決現有偏振成像探測技術存在的應用范圍有限、能量利用率低、探測性能會被光柵影響的技術問題，以及現有譜光成像探測技術存在的無法實現譜偏振光探測的技術問題。

技術領域

本實用新型屬于光學精密測量控制與成像探測技術領域，更具體地，涉及一種可調節偏振和光譜的成像探測芯片。

背景技術

迄今為止，可見光與紅外焦平面成像探測技術已經獲得了快速發展，并在持續增大陣列規模、縮小光敏元尺寸、采用量子光敏結構、提高光能利用率、增強光電靈敏度以及降低噪聲等方面不斷獲得突破。商用可見光和近紅外單片成像探測器的最大陣列規模目前均已超過億像素級，紅外焦平面成像陣列已超過千萬像素級，基于芯片拼接的成像探測陣列規模已達到僅取決于光學系統這一程度。盡管如此，現有的成像探測技術仍然嚴重滯后于日趨復雜的目標探測和識別需求。

為了解決上述問題，研究者們開發出兩種成像探測方法：第一種是譜光成像探測技術，即基于多波段成像光敏結構的層化/空變架構獲取可調變的光譜圖像信息；第二種是偏振成像探測技術，其主要通過像素級偏振測量與偏振成圖操作，獲得目標光波的可調節偏振特征、以及基于光矢量特定從優振動取向的圖像信息。

然而，上述兩種成像探測方法均存在一些不可忽略的缺陷：首先，偏振成像探測技術是基于不加電的探測技術，其僅僅能夠在偏振模式下工作，應用范圍有限；其次，偏振成像探測技術普遍采用金屬光柵結構，光柵的存在會導致部分光線被其遮擋而無法用于光電探測操作，從而降低能量利用率；此外，被遮擋的光還會作為串擾光成為背景噪聲，從而影響探測性能；最后，針對譜光成像探測技術而言，其無法實現譜偏振光的探測。

實用新型內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種可調節偏振和光譜的成像探測芯片，其目的在于，解決現有偏振成像探測技術存在的應用范圍有限、能量利用率低、探測性能會被光柵影響的技術問題，以及現有譜光成像探測技術存在的無法實現譜偏振光探測的技術問題。

為實現上述目的，按照本實用新型的一個方面，提供了一種可調節偏振和光譜的成像探測芯片，包括從上到下平行設置、且透光面積完全相同的電調偏振模塊、電調光譜模塊、以及光敏陣列，電調偏振模塊包括從上到下平行設置的電調偏振圖案電極引線層、第一基片、電調偏振圖案電極、第一液晶定向層、第一液晶層、第二基片、以及光學介質層，電調光譜模塊包括從上到下平行設置的第三基片、第一電調光譜電極、第二液晶定向層、第二液晶層、第三液晶定向層、第二電調光譜電極、以及第四基片，電調偏振圖案電極包括m*n個單元電調偏振電極，其中m和n都是大于或等于1的整數，每個單元電調偏振電極包括4個相對于X軸方向和Y軸方向對稱排列的光柵，每個光柵的兩端均設置有一個引腳，一對金屬線分別從每一個光柵的兩個引腳伸出，垂直穿過第一基片和電調偏振圖案電極引線層后，分別連接到外部電壓信號U₁，一對金屬線分別從第一電調光譜電極和第二電調光譜電極的同一側引出，并分別連接到外部電壓信號U₂的兩端，且有U₁≠U₂。

優選地，其中一個光柵是相對于X軸方向呈+45度，與該光柵相鄰的兩個光柵分別是相對于X軸方向呈90度和0度，與該光柵呈對角線方向的另一個光柵是相對于X軸方向呈-45度；

優選地，所述成像探測芯片進一步包括增透膜，其設置于電調偏振圖案電極引線層的上方，是由適用于可見光譜域或紅外譜域的常規光學增透材料制成，厚度為100納米到800納米。