一种基于超表面的红外伪彩色探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于超表面的红外伪彩色探测器，通过在红外探测器上方放置一个用超表面制作的阶梯光栅阵列，使红外光在透过超表面阵列后发生衍射，在不同方向角上分成短、中、长波红外光，然后照射到能够探测不同波段的红外探测器上，将红外探测器上接收到的信号定义为伪彩色RGB信号，最后合成伪彩色图像。该探测器具有透光率高、分色性能好、探测效率高、利用红外波段生成伪彩色图像的优点。

An infrared pseudocolor detector based on hypersurface

【技术实现步骤摘要】
一种基于超表面的红外伪彩色探测器
本专利技术涉及红外焦平面探测技术，具体涉及多色红外焦平面阵列的设计与制备技术。
技术介绍
红外多色探测器是新一代红外探测器的发展方向，具有探测光谱宽度宽的特点，能够对多波段的光谱进行探测、对比、处理。制备多色红外探测器阵列的核心之一就是多波段光谱的分离与吸收。对于多色红外探测器一般采用不同波段红外光分别由不同吸收区域吸收的方法，见A.Rogalski，J.Antoszewski，etal.Third-generationinfraredphotodetectorarrays[J].JournalofAppliedPhysics,USA:AmericanInstituteofPhysics,2009.105(091101)。对于多色红外探测器，不同波段的吸收区域一般使用台面结构，见图2。不同的吸收区垂直分布会导致制作过程中组分掺杂难以控制，且刻蚀损伤大，见杨建荣.碲镉汞材料物理与技术[M].北京:国防工业出版社,2012.430-434。各层组分掺杂不精确和刻蚀损伤大会导致探测波长的偏移，探测率下降等问题。层数越多，工艺难度越高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提出一种新的红外伪彩色探测器结构。这种探测器可以将红外光分为红外短波、红外中波、红外长波三个波段，分别用对应吸收区域探测。避免了传统多色探测器在制作时遇到的困难。总的结构描述：如图1，本结构包括超表面红外衍射光栅1，平面结构红外探测器2。进一步结构特点描述：超表面1由红外光透过率高的红外光学材料制作。超表面1为阶梯光栅结构如图3，每个阶梯比相邻阶梯高d，阶梯宽度为t。平面结构红外探测器不同波段吸收区域周期可调。工作原理：利用超表面光栅可以将宽波段的红外光衍射，不同的波段对应不同的衍射角，再利用下方的红外探测器吸收不同波段的光谱，长波波段定义为红色(R)，中波波段定义为绿色(G)，短波波段定义为蓝色(B)。然后，利用计算机技术制作合成出伪彩色图像。本专利技术有益效果：利用超表面光栅将宽波段的红外光分成几束波长据有明显差别的光束，再利用平面结构红外探测器探测，将不同波段的红外光定义为红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)，再利用成像技术合成伪彩色图像，实现了利用红外波段制作彩色图像。附图说明图1是一种基于超表面的红外伪彩色探测器的结构示意剖面图，其中1为超表面红外衍射光栅，2为平面结构红外探测器图2是传统多色红外探测器的结构示意图。其中1为不同波段红外光的吸收层，2为吸收层衬底图3是超表面阶梯光栅的结构示意图。其中上一阶梯比下一阶梯高d，每个阶梯宽为t，衍射角为α。具体实施方式实施例11)在红外光学材料基底上利用光刻、刻蚀工艺制作阶梯光栅。2)阶梯光栅最高一级高度为650nm，每级高度差d为20nm，阶梯最低一级高度为315nm，每个阶梯宽度t为18nm。3)用波段为1μm至3μm的短波红外光照射超表面衍射光栅，衍射角α为10°至13°。4)利用红外探测器的短波区域吸收短波红外光，将其定义为蓝色(B)信号。实施例21)在红外光学材料基底上利用光刻、刻蚀工艺制作阶梯光栅。2)阶梯光栅最高一级高度为550nm，每级高度差d为16nm，阶梯最低一级高度为380nm，每个阶梯宽度t为15nm。3)用波段为3μm至5μm的中波红外光照射超表面衍射光栅，衍射角α为20°至25°。4)利用红外探测器的中波区域吸收中波红外光，将其定义为绿色(G)信号。实施例31)在红外光学材料基底上利用光刻、刻蚀工艺制作阶梯光栅。2)阶梯光栅最高一级高度为420nm，每级高度差d为13nm，阶梯最低一级高度为315nm，每个阶梯宽度t为12nm。3)用波段为8μm至14μm的中波红外光照射超表面衍射光栅，衍射角α为32°至35°。4)利用红外探测器的长波区域吸收长波红外光，将其定义为红色(R)信号。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超表面的红外伪彩色探测器，包括红外超表面衍射光栅(1)，平面结构红外探测器(2)，其特征在于：/n超表面红外衍射光栅(1)置于平面结构红外探测器(2)上方；来自目标的成像光束经超表面红外衍射光栅(1)后分成短波红外光，中波红外光，长波红外光三束光成像在平面结构红外探测器(2)上；将短波红外光定义成伪彩色合成中的蓝光，中波红外光定义成伪彩色合成中的绿光，长波红外光定义成伪彩色合成中的红光，通过计算机将三束光合成伪彩色图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超表面的红外伪彩色探测器，包括红外超表面衍射光栅(1)，平面结构红外探测器(2)，其特征在于：
超表面红外衍射光栅(1)置于平面结构红外探测器(2)上方；来自目标的成像光束经超表面红外衍射光栅(1)后分成短波红外光，中波红外光，长波红外光三束光成像在平面结构红外探测器(2)上；将短波红外光定义成伪彩色合成中的蓝光，中波红外光定义成伪彩色合成中的绿光，长波红外光定义成伪...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶振华，王进东，廖清君，刘棱枫，崔爱梁，张伟婷，孙渟，丁瑞军，何力，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31