一种超构表面实现中波红外分焦平面滤光片及逆向设计方法技术

技术编号:43856730 阅读:18 留言:0更新日期:2024-12-31 18:46
本发明专利技术公开一种超构表面实现中波红外分焦平面滤光片及逆向设计方法。根据超表面的光场调控特性,仅利用单层全硅介质超表面就能完成中波红外指定波段的光谱路由和聚焦功能,从而实现类似于Bayer滤光片的滤光效果,并相比于其显著提高了光谱能量利用率,设计思路上利用端到端的逆向方法,通过遗传算法和二进制搜索算法(DBS)分阶段的优化结构参数,充分发挥各算法的优势,降低了设计门槛,提高了优化自由度,从而可以改善优化性能。由此可见,本发明专利技术能在低照度的中红外夜视彩色成像应用提供关键的器件支撑,并为集成化、小型化的技术领域拓展新的设计思路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学成像、光谱信号处理领域,尤其涉及一种基于全硅介质超构表面中类似于bayer滤光片的中红外光谱路由器及其利用多目标遗传算法对其进行结构逆设计。


技术介绍

1、中波红外波段成像,因其可昼夜工作、被动成像特点被广泛应用于军事侦察、安全监视、无人驾驶、航天遥感领域中。中波红外滤光片是该波段探测器上的关键器件之一。尤其在低照度的夜视环境下,滤光设计直接影响探测器的光谱和彩色成像质量。常见的设计方法包括前置滤光轮装置或者后端图像增强和伪彩色算法,然而滤光轮等传统硬件设计局限于能量利用率低、机械系统设计困难问题,而后端算法也存在训练时间长、过拟合缺点。上述方法在随着集成小型化、低时延要求日益提高的背景下难以满足应用,从而严重限制中波夜视成像领域的发展。

2、超表面是一种由单层亚波长尺寸的金属或介质纳米天线阵列而构成的二维新型平面超材料。具有波长级别厚度的超表面,能够任意调控光的相位、偏振、强度及其他参数。如今通过超表面光场调控的超高分辨率、多通道多维度的特点已经实现了多种功能,其中包括消像差微透镜、高质量全息技术、光束偏转与生成。超表面滤光本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于逆向设计的中波红外超表面滤光片的设计方法,其特征在于:包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种基于逆向设计的中波红外超表面滤光片的设计方法,其特征在于,还包括步骤9,根据步骤8得到的最佳几何结构参数,制作用于中波红外滤光片的超表面,应用于中波红外探测领域中,改善低照成像性能。

3.如权利要求1所述的一种基于逆向设计的中波红外超表面滤光片的设计方法,其特征在于,步骤3中,适应度函数如下:

4.如权利要求1所述的一种基于逆向设计的中波红外超表面滤光片的设计方法,其特征在于,步骤5中,根据轮牌赌原则个体被选中的概率定义为:</p>

5.如权...

【技术特征摘要】

1.一种基于逆向设计的中波红外超表面滤光片的设计方法,其特征在于:包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种基于逆向设计的中波红外超表面滤光片的设计方法,其特征在于,还包括步骤9,根据步骤8得到的最佳几何结构参数,制作用于中波红外滤光片的超表面,应用于中波红外探测领域中,改善低照成像性能。

3.如权利要求1所述的一种基于逆向设计的中波红外超表面滤光片的...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵益辉罗鹏
申请(专利权)人:北京理工大学
类型:发明
国别省市:

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