[发明专利]基于三维工程材料的彩色多光谱图像传感器

权利要求书

1.基于一组或多组目标函数形成于一组三维(3D)图案中的3D散射结构，其中所述3D散射结构被配置为：

接收电磁波；和

散射电磁波以提供一组或多组目标函数。

2.根据权利要求1所述的3D散射结构，所述3D散射结构通过堆叠层形成，其中使用二维(2D)电介质结构的组合来产生所述组3D图案，并且

其中每个堆叠层包括：

基体上方的电介质层；和

电介质层上的2D图案，该2D图案包括根据一组或多组目标函数的蚀刻掉的2D结构。

3.根据权利要求1或2所述的3D散射结构，其中所述一个或多个目标函数是基于将电磁波分类成一个或多个目标区域的，并且其中根据1)一个或多个波长、2)一个或多个偏振、3)电磁波的入射角、4)空间分布或其组合来执行所述分类。

4.根据权利要求3所述的3D散射结构，其中：

所述一个或多个波长包括对应于红色、绿色和蓝色的波长；和

所述一个或多个偏振包括一个或多个偏振方向。

5.一种图像传感器，所述图像传感器包括根据权利要求3或4的3D结构，其中所述一个或多个目标区域包括一个或多个像素。

6.一种图像传感器，所述图像传感器包括根据权利要求4所述的3D散射结构，其中所述一个或多个目标区域包括对应于红色的第一子像素、对应于蓝色的第二子像素、对应于具有第一偏振方向的绿色的第三子像素以及对应于具有第二偏振方向的绿色的第四子像素，并且其中所述第一、第二、第三和第四子像素是相邻的子像素。

7.一种照相机，包括多个根据权利要求5所述的图像传感器。

8.根据权利要求2所述的3D散射结构，其中所述多个层中的每个层为2微米×2微米，厚度为400纳米。

9.根据权利要求3所述的3D散射结构，在400纳米至700纳米的波长范围内工作。

10.根据权利要求2所述的3D散射结构，其中所述电介质层包括二氧化钛，并且所述基体包括二氧化硅。

11.根据前述权利要求中任一项的3D散射结构，由嵌入氧化硅基质中的多孔聚合物立方体或硅粒子簇制成。

12.根据权利要求2所述的3D散射结构，由在可见频率下透明的材料制成。

13.一种微波滤波器，包括根据前述权利要求中任一项所述的3D散射结构。

14.一种将电磁波分成具有不同波长的多个波的方法，该方法包括：

将所述电磁波在三维(3D)散射结构的第一侧处施加到3D散射结构，所述3D散射结构被形成为一组3D图案；和

散射所述电磁波以产生具有不同波长的多个电磁波，所述多个电磁波在其输出第二侧离开3D散射结构。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括在所述3D散射结构之外的相应目标区域处收集所述多个电磁波中的每个波。

16.根据权利要求15所述的方法，其中每个目标区域对应于图像传感器的子像素。

17.根据权利要求14所述的方法，进一步包括，在施加之前，通过向上堆叠层来构建3D散射结构。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括通过以下步骤形成每个层：

在基体上生长电介质层；

将2D图案转印到电介质上；和

蚀刻掉未受保护的材料。