[發(fā)明專利]片上集成紅外探測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110745508.4
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113465736B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉平;胡小燕;趙少宇;操俊;李斌;楊麗君;王子欣
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司信息科學(xué)研究院
• 主分類號: G01J1/04
• 分類號: G01J1/04;G01J1/44;G01V8/10
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 霍文娟

本申請?zhí)峁┝艘环N片上集成紅外探測器，該片上集成紅外探測器包括電磁超表面結(jié)構(gòu)以及紅外探測芯片，其中，電磁超表面結(jié)構(gòu)用于接收紅外入射光，獲取紅外入射光中至少一個預(yù)定波段的光強(qiáng)信號并發(fā)出；紅外探測芯片位于電磁超表面結(jié)構(gòu)的表面上，紅外探測芯片用于接收光強(qiáng)信號，并將光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為電流信號并輸出。本申請的片上集成紅外探測器中，通過電磁超表面結(jié)構(gòu)可以區(qū)分不同波長的光，具備了光譜識別能力，同時將電磁超表面結(jié)構(gòu)與紅外探測芯片集成在片上，保證了紅外探測器的體積較小，重量較輕，便于集成化的應(yīng)用，較好地解決了現(xiàn)有技術(shù)中的紅外探測器體積較大的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及紅外探測領(lǐng)域，具體而言，涉及一種片上集成紅外探測器。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中的探測器陣列都是對特定光譜波段進(jìn)行探測的，探測器本身對所響應(yīng)波段內(nèi)的所有波長的光都有響應(yīng)，沒有光譜識別能力，無法區(qū)分不同波長的光。因此，傳統(tǒng)的紅外光譜探測器中，需要先將探測光通過光柵或者棱鏡進(jìn)行分光后使不同波長的單色光到達(dá)探測器的不同像元上，經(jīng)過定標(biāo)來確定哪個像元對應(yīng)哪個波長，從而形成光譜信號。這樣的紅外光譜探測器體積、重量、功耗大，不能滿足小型化平臺的集成應(yīng)用需求。

因此，如何得到體積較小的紅外探測器，是現(xiàn)有技術(shù)中亟需解決的問題。

在背景技術(shù)部分中公開的以上信息只是用來加強(qiáng)對本文所描述技術(shù)的背景技術(shù)的理解，因此，背景技術(shù)中可能包含某些信息，這些信息對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說并未形成在本國已知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的主要目的在于提供一種片上集成紅外探測器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的紅外探測器的體積較大的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種片上集成紅外探測器，包括電磁超表面結(jié)構(gòu)以及紅外探測芯片，其中，所述電磁超表面結(jié)構(gòu)用于接收紅外入射光，獲取所述紅外入射光中至少一個預(yù)定波段的光強(qiáng)信號并發(fā)出；所述紅外探測芯片位于所述電磁超表面結(jié)構(gòu)的表面上，所述紅外探測芯片用于接收所述光強(qiáng)信號，并將所述光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為電流信號并輸出。

可選地，所述電磁超表面結(jié)構(gòu)包括第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層以及多個金屬諧振子，其中，所述第一介質(zhì)層具有第一折射率，所述第一介質(zhì)層與所述紅外探測芯片的襯底接觸設(shè)置；所述第二介質(zhì)層具有第二折射率，所述第二介質(zhì)層位于所述第一介質(zhì)層的遠(yuǎn)離所述襯底的表面上，所述第一折射率小于所述第二折射率；各所述金屬諧振子周期性地設(shè)置在所述第二介質(zhì)層的遠(yuǎn)離所述第一介質(zhì)層的表面上。

可選地，所述第一介質(zhì)層的厚度為所述預(yù)定波段的中心波長的四分之一，所述第二折射率介質(zhì)層的厚度為所述預(yù)定波段的中心波長的二分之一。

可選地，所述第一介質(zhì)層的材料包括二氧化硅，所述第二介質(zhì)層的材料包括硅。

可選地，所述片上集成紅外探測器還包括處理電路，所述處理電路與所述紅外探測芯片電連接，所述處理電路用于接收所述電流信號，并對所述電流信號進(jìn)行預(yù)定處理，得到光譜圖。

可選地，所述片上集成紅外探測器還包括金屬接線柱，所述紅外探測芯片以及所述處理電路通過所述金屬接線柱連接。

可選地，所述處理電路包括電流-電壓變換器、放大器以及信號處理器，其中，所述電流-電壓變換器通過所述金屬接線柱與所述紅外探測芯片電連接，所述電流-電壓變換器用于將所述電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；所述放大器與所述電流-電壓變換器電連接，所述放大器用于對所述電壓信號進(jìn)行放大；所述信號處理器用于對放大后的所述電壓信號進(jìn)行處理，得到所述光譜圖。

可選地，所述金屬接線柱為銦柱。

可選地，所述片上集成紅外探測器采用異質(zhì)集成方法得到。

可選地，所述紅外探測芯片包括紅外碲鎘汞探測器芯片。