一种基于超表面的高光谱滤波装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种基于超表面的光谱滤波装置，属于高光谱传感和成像技术领域。本发明专利技术装置包括衬底和由以周期形式布设于该衬底表面的若干个亚波长光学天线形成的超表面滤波阵列；所述超表面滤波阵列中各光学天线分别对应不同的像素，用于产生不同谐振波长的窄带滤波光谱，各光学天线的高度均相同且在亚波长范围内；本发明专利技术根据导模谐振效应，通过设计超表面滤波阵列中光学天线的几何形状、尺寸、排布周期，可以实现对光谱的窄带滤波；进一步地，通过对超表面滤波阵列中的光学天线的分布进行优化，可以实现高光谱分辨率、高灵敏度的光谱滤波。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超表面的高光谱滤波装置
本专利技术可被应用于高光谱传感和成像等领域，特别涉及一种可应用于高光谱成像仪的新型超表面滤波装置。
技术介绍
高光谱成像技术将成像技术与光谱技术相结合，探测目标的二维几何形态及一维光谱信息，具有“图谱合一”的特性，能够直接反映出目标的物理光谱特征，达到空间上直接识别目标的目的。高光谱成像技术在空间与地球的探测、军事目标侦查探测、生物医学的活体组织成分与病变的检查、食品安全检测等领域都有着广泛的应用。按照分光原理，成像光谱仪可分为衍射型、色散型、干涉型和滤波型。其中衍射型、色散型和干涉型光谱仪具有分光光路复杂、可靠性差、体积庞大、不适合小型化设计等缺点。滤波型高光谱成像系统用特殊设计的光学带通滤波片，获取来自场景光谱的一个窄波段信息，具有结构紧凑、性能稳定的优点。为了实现与探测器直接集成的窄带滤波器件，以往通常采用的是法珀谐振腔。法珀谐振腔通常由两个分布式布拉格反射镜(DBR)以及厚度可变的谐振腔组成。通过在空间不同位置调控谐振腔的厚度调制其谐振波长，实现高光谱成像。为了实现厚度不同的谐振腔，需要采用昂贵且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超表面的光谱滤波装置，其特征在于，包括衬底和由以周期形式布设于该衬底表面的若干个亚波长光学天线形成的超表面滤波阵列；所述超表面滤波阵列中各光学天线分别对应不同的像素，用于产生不同谐振波长的窄带滤波光谱，各光学天线的高度均相同且在亚波长范围内；/n所述超表面滤波阵列中各光学天线的分布按照以下步骤确定：/n1)根据工作波段，利用时域有限差分或严格耦合波分析方法，计算任一周期内光学天线在不同数量、高度、宽度和间距的情况下，对入射光透过率的调制情况；令各天线高度固定，筛选出满足：在工作波段范围内能够对入射光进行窄带滤波、在不同谐振波长处峰值接近于1的多种光学天线尺寸；/n2)利用机器学习算...

【技术特征摘要】
1.一种基于超表面的光谱滤波装置，其特征在于，包括衬底和由以周期形式布设于该衬底表面的若干个亚波长光学天线形成的超表面滤波阵列；所述超表面滤波阵列中各光学天线分别对应不同的像素，用于产生不同谐振波长的窄带滤波光谱，各光学天线的高度均相同且在亚波长范围内；
所述超表面滤波阵列中各光学天线的分布按照以下步骤确定：
1)根据工作波段，利用时域有限差分或严格耦合波分析方法，计算任一周期内光学天线在不同数量、高度、宽度和间距的情况下，对入射光透过率的调制情况；令各天线高度固定，筛选出满足：在工作波段范围内能够对入射光进行窄带滤波、在不同谐振波长处峰值接近于1的多种光学天线尺寸；
2)利用机器学习算法优化各周期内光学天线的数量、宽度、间距和周期尺寸；其中，对应不同的谐振波长，以峰值为1的一维高斯函数与光学天线谐振产生的窄带滤波光谱之间的差值作为所述机器学习算法的目标函数；
3)重复上述步骤1)和步骤2)对超表面滤波阵列中其余每一个像素所对应的光学天线进行优化，得到的所有光学天线的分布。

【专利技术属性】
技术研发人员：杨原牧，靳淳淇，朱润泽，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11