[實用新型]弱光光譜檢測芯片

有效

• 申請號: 202021502633.X
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN212363424U
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 黃翊東;崔開宇;劉仿;馮雪;張巍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G01J3/28
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 周琦

本實用新型涉及光譜設備技術領域，尤其涉及一種弱光光譜檢測芯片。該弱光光譜檢測芯片包括光調制層和光電探測層，光調制層包括底板和至少一個調制單元，底板平置并連接于光電探測層上，每個調制單元內分別設有若干個穿于底板內的調制孔；光電探測層包括若干組探測單元，探測單元設置于調制單元的下方，每個探測單元內分別設有至少一個光電探測器，光電探測器用于在入射光射入調制單元形成調制光以后，對調制光進行弱光檢測，通過對響應信號算法重構得到光譜。本實用新型的芯片將光譜儀縮小至芯片級別，并且不必依賴精密光學儀器，具有性能穩定、成本降低、便于操作和攜帶、以及可靈活移動的優點，還可以實現對弱光的光譜檢測。

技術領域

本實用新型涉及光譜設備技術領域，尤其涉及一種弱光光譜檢測芯片。

背景技術

光的強弱由單位面積內光子的數量決定，光子越多光越強，光子越少光越弱。目前，光譜儀是獲得光譜信息的儀器。光譜攜帶的信息量豐富，是光的客觀與定量特征，同時對物質發射、吸收、散射光譜等的測量可以從分子甚至原子層面揭示物質構成，用于物質識別、檢測和定量分析中。在一些特殊應用領域出于對被測物品保護、大氣透過率低、光波傳輸距離遙遠等原因，常常需要對弱光進行檢測。目前，弱光光譜檢測技術已在天文、遙感、生物、醫療以及半導體工業等領域獲得廣泛應用。

現有的弱光光譜檢測設備需要依賴精密光學儀器，例如需要配設光柵、棱鏡、反射鏡或其他類似空間分光元件。而此類精密光學儀器占空間較大并且成本較高。可見，現有的弱光光譜檢測設備由于過于依賴精密光學儀器，而導致設備體積過大過重且成本很高，并且不易操作和靈活移動。

實用新型內容

本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型提出一種弱光光譜檢測芯片，以解決現有的弱光光譜檢測設備由于過于依賴精密光學儀器，而導致設備體積過大過重且成本很高，并且不易操作和靈活移動的問題。

本實用新型提出的一種弱光光譜檢測芯片，包括光調制層和光電探測層，所述光調制層包括底板和至少一個調制單元，所述底板平置并連接于所述光電探測層上，每個所述調制單元內分別設有若干個穿于所述底板內的調制孔；所述光電探測層包括若干組探測單元，所述探測單元設置于所述調制單元的下方，每個所述探測單元內分別設有至少一個光電探測器，所述光電探測器用于在入射光射入所述調制單元形成調制光以后，對所述調制光進行弱光檢測，通過對響應信號算法以得到重構光譜。

進一步的，所述入射光功率小于1納瓦。

進一步的，所述光電探測器包括雪崩二極管陣列單元、電子倍增CCD以及超導納米線單光子探測器中的任一種。

進一步的，同一所述調制單元內的各個所述調制孔排布成具有排布規律的二維圖形結構和/或同一所述調制單元內的各個調制孔排布成隨機無序狀態。

進一步的，所述二維圖形結構的排布規律包括：

同一所述二維圖形結構內的所有所述調制孔同時具有相同的截面形狀，各個所述調制孔按照結構參數大小漸變順序成陣列排布；和/或

同一所述二維圖形結構內的各個所述調制孔分別具有各自的截面形狀，各個所述調制孔按照截面形狀進行組合排列。

進一步的，所述調制孔的結構參數包括內徑、長軸長度、短軸長度、旋轉角度、邊長和角數中的至少一種。

進一步的，所述調制孔的截面形狀包括圓形、橢圓形、十字形、正多邊形、星形、矩形和隨機不規則圖形中的至少一種。

進一步的，還包括信號處理電路層，所述信號處理電路層平置并連接于所述光電探測層的下面，并將各個所述探測單元之間電連接。

進一步的，還包括透光介質層，所述透光介質層位于所述光調制層與所述光電探測層之間。