多光谱成像的折射-谐衍射混合透镜阵列器件及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种多光谱成像的折射

【技术实现步骤摘要】
多光谱成像的折射
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谐衍射混合透镜阵列器件及制备方法


[0001]本专利技术属于光谱成像技术和微纳米加工
，具体涉及一种多光谱成像的折射
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谐衍射混合透镜阵列器件及制备方法。

技术介绍

[0002]光谱成像技术是结合光学、光谱学、精密仪器、电子技术和计算机技术于一体的多学科交叉技术。与传统成像技术相比，光谱成像技术是将传统的二维成像技术与光谱技术结合在一起，在获得待测目标空间信息的同时，可以获取每个像元数个至上千个窄谱段的光谱信息，从而产生一条连续而完整的光谱曲线，利用物体具有“光谱唯一”的特性，就可以确定目标物体的物理和化学特性，即光谱成像技术能够同时获取待测目标空间信息(2维)和光谱信息(1维)，达到探测、识别和测量的目的。
[0003]近年来，衍射光谱成像技术由于具有光谱成像系统结构简单(衍射透镜兼具成像和分光功能，大大减少了光学元件的数量，使得光谱成像系统的体积更小、质量更轻)、工作波段可选择性强(工作波段仅取决于衍射透镜的材料、设计和探测器的响应谱段)等优势，具有实现天基轻量化高分辨率光谱成像以及开发新型小型化光谱成像系统的巨大潜力，逐渐成为国内外的研究热点。
[0004]但是，目前由单个衍射透镜器件构成的衍射光谱成像系统具有以下缺陷：多个光谱信息的获取需要衍射透镜器件沿着光轴和探测器做相对运动，才能遍历不同波长所对应的成像位置，探测时间长，时效性差；衍射光谱成像系统的二维宽谱段(可见光波段)空间信息直接由衍射透镜提供，而单个衍射透镜在宽波段成像时色差严重，导致光谱成像系统的空间分辨率较低。
[0005]上述问题极大地限制了衍射光谱成像技术的应用和发展。因此，迫切需要发展一种时效性强、空间分辨率和光谱分辨率均较高的衍射多光谱成像技术。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种多光谱成像的折射
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谐衍射混合透镜阵列器件及制备方法。
[0007]本专利技术提供的技术方案如下：一种多光谱成像的折射
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谐衍射混合透镜阵列器件，该折射
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谐衍射混合透镜阵列器件由单个折射透镜和多个谐衍射透镜按照特定的排布方式阵列组合而成，其与传统焦平面探测器直接装调可实现多光谱成像，其中：
[0008]所述单个折射透镜和多个谐衍射透镜的设计波长和可用带宽不同，单个折射透镜的可用带宽为宽波段，且需覆盖多个谐衍射透镜的窄波段信息；多个谐衍射透镜的设计波长可以为离散的、等间隔的，也可以按实际使用需求进行定制化设计，每个谐衍射透镜的可用带宽为窄波段；
[0009]所述单个折射透镜和多个谐衍射透镜的焦距相同，在物距一致的情况下，垂轴放大倍率也保持相同；
[0010]所述按照特定的排布方式阵列组合而成，排布方式包括四边形阵列、六边形阵列和圆形阵列方式。
[0011]所述其与传统焦平面探测器直接装调可实现多光谱成像，即将折射
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谐衍射混合透镜阵列器件置于传统焦平面探测器的焦平面上，器件带有透镜结构的一面朝向探测器，可同时获得单个波段的宽谱信息和多个波段的窄谱信息，通过光谱图像数据处理，即可同时获取待测目标空间信息和光谱信息，从而实现光谱成像。
[0012]本专利技术中，将折射透镜和谐衍射透镜进行组合使用的目的是发挥折射透镜(宽带宽下对空间信息的获取能力强)和谐衍射透镜(窄带宽下对光谱信息的获取能力强)的各自优势，实现空间信息和光谱信息的同时获取；阵列化的目的是增加光谱通道个数，以实现快照式的光谱成像。
[0013]本专利技术提供的折射
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谐衍射混合透镜阵列器件，具有以下优势：
[0014]①
时效性强：利用阵列化的谐衍射透镜同时获取多个窄谱段信息，解决了传统衍射光谱成像系统获取光谱信息时需要移动部件、时效性低的问题；
[0015]②
空间分辨率较高：采用折射透镜获取二维空间信息，避免了传统衍射光谱成像技术直接利用衍射透镜获取空间信息时的大色差问题；
[0016]③
光谱分辨率较高：谐衍射透镜的波长选择和阵列个数可根据实际使用需求进行设计，且阵列数越多，光谱分辨率越高。
[0017]本专利技术还提供了用于多光谱成像的折射
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谐衍射混合透镜阵列器件的制备方法，该方法可通过以下工艺流程实现：
[0018]第一步，取一块经过双面抛光的石英玻璃平板，作为基底；
[0019]第二步，在基底表面均匀涂覆一层光刻胶；
[0020]第三步，利用激光直写灰度曝光技术在光刻胶内形成定量化的曝光剂量分布；
[0021]第四步，利用湿法显影技术对曝光后的光刻胶进行显影，获得光刻胶材料的谐衍射透镜阵列结构；
[0022]第五步，利用反应离子刻蚀技术将光刻胶微结构传递到石英基底表面，获得石英材料的谐衍射透镜阵列结构；
[0023]第六步，取一块利用传统光学加工技术制作的平凸折射透镜，利用胶黏剂将其粘贴在石英玻璃平板中心的预留位置，最终完成折射
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谐衍射混合透镜阵列器件的制备。
[0024]本专利技术提供的用于多光谱成像的折射
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谐衍射混合透镜阵列器件的制备方法，全流程采用传统的光学精密加工技术和微纳米加工技术，易于批量化生产。
[0025]本专利技术具有以下优点：该折射
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谐衍射混合透镜阵列器件用于多光谱成像时，时效性强、空间分辨率和光谱分辨率高，且该器件质量轻薄、易于批量化生产，应用该折射
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谐衍射混合透镜阵列器件具有实现天基轻量化高分辨率光谱成像以及开发新型小型化光谱成像系统的巨大潜力。
附图说明
[0026]图1是一种多光谱成像的折射
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谐衍射混合透镜阵列器件的组成结构示意图；
[0027]图2是该器件用于多光谱成像的工作原理示意图；
[0028]图3是制备该器件的第一实施例的工艺流程示意图，其中图3
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1至图3
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6为相应的
流程步骤；
[0029]其中：1
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石英平板玻璃，2
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光刻胶，3
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紫外光，4
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显影液，21
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光刻胶材料的谐衍射透镜阵列结构，5
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等离子体，11
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石英材料的谐衍射透镜阵列结构，6
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平凸折射透镜。
具体实施方式
[0030]下面结合附图及具体实施方式详细介绍本专利技术。
[0031]通过以下实施例，本领域技术人员即可实现本专利技术的技术方案。
[0032]如图1所示，一种用于多光谱成像的折射
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谐衍射混合透镜阵列器件的组成结构示意图，由单个折射透镜和多个谐衍射透镜组合按照特定的排布方式阵列组合而成，其中：
[0033]所述单个折射透镜和多个谐衍射透镜的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多光谱成像的折射
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谐衍射混合透镜阵列器件，其特征在于：该折射
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谐衍射混合透镜阵列器件由单个折射透镜和多个谐衍射透镜按照特定的排布方式阵列组合而成，其与传统焦平面探测器直接装调可实现多光谱成像，其中：所述单个折射透镜和多个谐衍射透镜的设计波长和可用带宽不同，单个折射透镜的可用带宽为宽波段，且需覆盖多个谐衍射透镜的窄波段信息；多个谐衍射透镜的设计波长可以为离散的、等间隔的，也可以按实际使用需求进行定制化设计，每个谐衍射透镜的可用带宽为窄波段；所述单个折射透镜和多个谐衍射透镜的焦距相同，在物距一致的情况下，垂轴放大倍率也保持相同；所述按照特定的排布方式阵列组合而成，排布方式包括四边形阵列、六边形阵列和圆形阵列方式；所述其与传统焦平面探测器直接装调可实现多光谱成像，即将折射
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谐衍射混合透镜阵列器件置于传统焦平面探测器的焦平面上，器件带有透镜结构的一面朝向探测器，可同时获得单个波段的宽谱信息和多个波段...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，李敏，杜俊峰，边疆，雷柏平，范斌，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：