一种复合透镜及其制作方法、红外探测器技术

本申请公开了复合透镜，包括基底；位于基底第一表面的透镜；根据透镜的面型加工误差设置在基底第二表面的第一超表面结构阵列，第一超表面结构阵列包括多个超表面结构单元；第一表面与第二表面相背。本申请的复合透镜包括基底、分别位于基底第一表面和第二表面的透镜和第一超表面结构阵列，由于透镜和第一超表面结构阵列在基底两个不同的表面上，透镜制作完成后，可以根据透镜的面型而设置第一超表面结构阵列，以修正透镜加工时由于面型误差而产生的像差，并且由于可以在透镜制作完成后设置第一超表面结构阵列，对加工误差的容忍度极高。本申请还提供一种具有上述优点的复合透镜制作方法和红外探测器。

【技术实现步骤摘要】
一种复合透镜及其制作方法、红外探测器
本申请涉及光学
，特别是涉及一种复合透镜及其制作方法、红外探测器。
技术介绍
随着光学技术的发展，光学器件的大规模集成，小型化和功能多样性成为新的发展目标。由于传统透镜的体积和重量均较大，基于超表面的复合透镜应运而生。超表面是一种二维光学平面，通过按照特定方式排列在超表面的亚波长结构，可以实现对入射电磁波振幅、相位以及偏振等参量的灵活调控，突破了传统光学透镜的电磁属性。目前，基于超表面的复合透镜图1所示，在基底的一个表面分布有超表面结构阵列，由光刻胶形成的球透镜覆盖于超表面上方，一旦球透镜加工完成，产生的加工误差则无法通过调整超表面结构阵列进行修正，进而影响了复合透镜的成像效果。因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种复合透镜及其制作方法、红外探测器，以修正由于透镜的面型加工误差而产生的像差，提升复合透镜的成像效果。为解决上述技术问题，本申请提供一种复合透镜，包括：基底；位于所述基底第一表面的透镜；根据所述透镜的面型设置在所述基底第二表面的第一超表面结构阵列，所述第一超表面结构阵列包括多个超表面结构单元；其中，所述第一表面与所述第二表面相背。可选的，还包括：键合层，用于连接所述透镜和所述基底的所述第一表面。可选的，当所述透镜为双凸球面球透镜时，还包括：位于所述基底的所述第一表面的第二超表面结构阵列，所述第二超表面结构阵列位于所述双凸球面球透镜与所述第一表面形成的空腔内，其中，所述第二超表面结构阵列包括多个超表面结构单元。可选的，所述透镜和所述基底为一体式结构。可选的，所述基底的所述第二表面为阶梯状表面，且所述阶梯状表面为左右对称的表面。可选的，所述超表面结构单元为轴对称的超表面结构单元。本申请还提供一种复合透镜制作方法，包括：获得包括基底和透镜的透镜组合；所述透镜与所述基底的第一表面相连；获得所述透镜的面型；根据所述面型在所述基底的第二表面形成第一超表面结构阵列，所述第一超表面结构阵列包括多个超表面结构单元；其中，所述第一表面与所述第二表面相背。可选的，当所述透镜为双凸球面球透镜时，所述获得包括基底和透镜的透镜组合包括：获得所述基底；在透镜基板的上表面旋涂第一光刻胶；利用灰度光刻法、纳米压印法、激光直写法、热回流法中的任一种方法，对所述第一光刻胶进行处理以形成与所述双凸球面球透镜中第一球面相匹配的图案；对所述上表面进行刻蚀，形成所述双凸球面球透镜的所述第一球面；在所述透镜基板的下表面旋涂第二光刻胶；利用灰度光刻法、纳米压印法、激光直写法、热回流法中的任一种方法，对所述第二光刻胶进行处理以形成与所述双凸球面球透镜中第二球面相匹配的图案；对所述下表面进行刻蚀，形成所述双凸球面球透镜的所述第二球面，得到所述双凸球面球透镜；相应的，所述根据所述面型在所述基底的第二表面形成第一超表面结构阵列之后，还包括：在所述基底的所述第一表面形成第二超表面结构阵列，所述第二超表面结构阵列包括多个超表面结构单元；利用键合方式将所述双凸球面球透镜与所述基底的所述第一表面连接；其中，所述第二超表面结构阵列位于所述双凸球面球透镜与所述第一表面形成的空腔内。可选的，当所述透镜为平凸球面球透镜时，所述获得包括基底和透镜的透镜组合包括：获得所述基底；在所述基底的第一表面旋涂第三光刻胶；利用灰度光刻法、纳米压印法、激光直写法、热回流法中的任一种方法，对所述第三光刻胶进行处理以形成与平凸球面球透镜的球面相匹配的图案；对所述第一表面进行刻蚀形成所述平凸球面球透镜，得到所述基底和所述透镜的所述透镜组合。可选的，所述获得所述透镜的面型包括：通过轮廓仪得到所述透镜的面型数据；拟合所述面型数据得到所述面型。可选的，所述根据所述面型在所述基底的第二表面形成第一超表面结构阵列包括：利用时域有限差分方法对多个待选超表面结构单元建模，得到每个所述待选超表面结构单元在不同入射波长下产生的相位；根据所述相位确定所述待选超表面结构单元所提供的色散值；根据所述面型确定在距透镜圆心的预设位置处，所述透镜所需的理论相位和理论色散值；根据所述理论相位、所述理论色散值、所述相位、所述色散值，从所述待选超表面结构单元中确定在所述预设位置处需设置的所述超表面结构单元，形成所述第一超表面结构阵列。可选的，所述获得所述基底包括：获得待处理基底；利用掩膜版覆盖位于所述待处理基底的上表面中部的第一预设区域，对所述待处理基底的所述上表面进行刻蚀，使未被掩膜版覆盖的区域被刻蚀至第一高度；利用掩膜版覆盖所述待处理基底的上表面的第二预设区域，对所述待处理基底的所述上表面进行刻蚀，使未被掩膜版覆盖的区域被刻蚀至第二高度，得到具有左右对称的阶梯状表面的所述基底；其中，所述第二预设区域包括所述第一预设区域且大于所述第一预设区域。可选的，所述超表面结构单元和所述基底采用SOI片制得。本申请还提供一种红外探测器，包括：上述任一种所述的复合透镜，基板晶圆，焦平面探测器阵列，读出电路，键合部，电极焊点。本申请所提供的一种复合透镜，包括：基底；位于所述基底第一表面的透镜；根据所述透镜的面型加工误差设置在所述基底第二表面的第一超表面结构阵列，所述第一超表面结构阵列包括多个超表面结构单元；其中，所述第一表面与所述第二表面相背。可见，本申请中的复合透镜包括基底，以及分别位于基底相背的第一表面和第二表面的透镜和第一超表面结构阵列，由于透镜和第一超表面结构阵列在基底两个不同的表面上，透镜制作完成后，可以根据透镜的面型加工误差而设置第一超表面结构阵列，以修正透镜加工时由于面型误差而产生的像差，提升成像效果，并且由于可以在透镜制作完成后设置第一超表面结构阵列，对加工误差的容忍度极高。此外，本申请还提供一种具有上述优点的复合透镜制作方法和红外探测器。附图说明为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中基于超表面的复合透镜结构示意图；图2为本申请实施例所提供的一种复合透镜的结构示意图；图3为本申请实施例所提供的另一种复合透镜的结构示意图；图4为本申请实施例所提供的阶梯状表面的基底与第一超表面结构阵列的结构示意图；图5至图12为申请实施例所提供的轴对称的超表面结构单元的结构示意图；图13为不同入射波长下复合透镜的焦距分布图；图14为不同入射波长下透镜后x本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合透镜，其特征在于，包括：/n基底；/n位于所述基底第一表面的透镜；/n根据所述透镜的面型设置在所述基底第二表面的第一超表面结构阵列，所述第一超表面结构阵列包括多个超表面结构单元；/n其中，所述第一表面与所述第二表面相背。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合透镜，其特征在于，包括：
基底；
位于所述基底第一表面的透镜；
根据所述透镜的面型设置在所述基底第二表面的第一超表面结构阵列，所述第一超表面结构阵列包括多个超表面结构单元；
其中，所述第一表面与所述第二表面相背。


2.如权利要求1所述的复合透镜，其特征在于，还包括：
键合层，用于连接所述透镜和所述基底的所述第一表面。


3.如权利要求2所述的复合透镜，其特征在于，当所述透镜为双凸球面球透镜时，还包括：
位于所述基底的所述第一表面的第二超表面结构阵列，所述第二超表面结构阵列位于所述双凸球面球透镜与所述第一表面形成的空腔内，其中，所述第二超表面结构阵列包括多个超表面结构单元。


4.如权利要求1所述的复合透镜，其特征在于，所述透镜和所述基底为一体式结构。


5.如权利要求1所述的复合透镜，其特征在于，所述基底的所述第二表面为阶梯状表面，且所述阶梯状表面为左右对称的表面。


6.如权利要求1至5任一项所述的复合透镜，其特征在于，所述超表面结构单元为轴对称的超表面结构单元。


7.一种复合透镜制作方法，其特征在于，包括：
获得包括基底和透镜的透镜组合；所述透镜与所述基底的第一表面相连；
获得所述透镜的面型；
根据所述面型在所述基底的第二表面形成第一超表面结构阵列，所述第一超表面结构阵列包括多个超表面结构单元；
其中，所述第一表面与所述第二表面相背。


8.如权利要求7所述的复合透镜制作方法，其特征在于，当所述透镜为双凸球面球透镜时，所述获得包括基底和透镜的透镜组合包括：
获得所述基底；
在透镜基板的上表面旋涂第一光刻胶；
利用灰度光刻法、纳米压印法、激光直写法、热回流法中的任一种方法，对所述第一光刻胶进行处理以形成与所述双凸球面球透镜中第一球面相匹配的图案；
对所述上表面进行刻蚀，形成所述双凸球面球透镜的所述第一球面；
在所述透镜基板的下表面旋涂第二光刻胶；
利用灰度光刻法、纳米压印法、激光直写法、热回流法中的任一种方法，对所述第二光刻胶进行处理以形成与所述双凸球面球透镜中第二球面相匹配的图案；
对所述下表面进行刻蚀，形成所述双凸球面球透镜的所述第二球面，得到所述双凸球面球透镜；
相应的，所述根据所述面型在所述基底的第二表面形成第一超表面结构阵列之后，还包括：
在所述基底的所述第一表面形成第二超表面结构阵列...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁心宇，王鹏，李君宇，虞传庆，
申请(专利权)人：烟台睿创微纳技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37