[发明专利]基于双玻孔阵的滤光膜系和近红外光谱芯片及其制备方法

说明书

本发明公开基于双玻孔阵的滤光膜系和近红外光谱芯片及其制备方法，包括采用二氧化硅介质的下层陪镀片、镀在下层陪镀片上的银膜以及镀在银膜上层的覆盖片，所述覆盖片采用二氧化硅介质，所述银膜刻蚀有孔阵。利用表面等离激元极化振子(SPP)的原理制成的亚波长孔阵结构具有天然的耐腐蚀，调制连续，可应用于近红外波段等优点。

技术领域

本发明涉及光谱芯片制造领域，特别是基于双玻孔阵的滤光膜系和近红外光谱芯片及其制备方法。

背景技术

光谱芯片与常规光谱探测设备相比具有载荷低，集成度高，能耗低等优势，近年来被广泛关注，目前市面上多利用光谱芯片制成微型光谱相机，但其滤光模块仍沿用传统染料或颜料滤光的方式，只能对特定几个波长进行滤光，且能量利用率低，只能用于可见光波段，有较大局限性。

常规传统的光谱探测设备的色散模块主要由化学染料或有色玻璃制成。由于光损耗较大、稳定性差，不能承受长时间的强光照射，并且滤色性能由材料分子特性决定，只能对特定几个波长进行滤光。金属亚波长光学结构的窄带滤色片由于主要有金属构成，天然耐候性高，有耐紫外暴晒，耐盐碱环境等优势，而且可以实现任一波长的连续调制。与同原理产品纵向对比：常规金属孔阵超透射组件多是金属-介质两层结构如图1所示二氧化硅介质1、金属薄膜2、周期圆孔3，由于周期金属结构两侧皆存在Bloch模式，若两侧结构或介质不对称，透射谱会产生相应于两侧介质的两组峰。同一个滤光组件产生两个强透射峰，对于光电探测模块来说无法区分，只会将两个波段的透射光通量进行累加，输出相当于两种光信号强度总和的电信号，难以实际应用。

发明内容

为解决以上现有技术的不足，提供一种基于双玻孔阵的滤光膜系和近红外光谱芯片及其制备方法。

为实现以上目的，提供以下技术方案：

基于双玻孔阵的滤光膜系，包括采用二氧化硅介质的下层陪镀片、镀在下层陪镀片上的银膜以及镀在银膜上层的覆盖片，所述覆盖片采用二氧化硅介质，所述银膜刻蚀有孔阵。

优选地，所述孔阵具有周期P和孔径r：

P＝0.66λ-0.025..........................1.1

r＝0.2p+0.02............................1.2

λ为预设的透射峰波长。

基于双玻孔阵的滤光膜系的近红外光谱芯片，所述滤光膜系包括A区、B区、C区.......N区，所述A区的孔阵周期为P1，孔径为R1；所述B区的孔阵周期为P2，孔径为R2；所述C区的孔阵周期为P3，孔径为R3；依次类推，所述N区的孔阵周期为Pn，孔径为Rn；滤光膜系上的每个区对应探测器上的一个像素点或者一个像素区，即A区对应第一像素点或第一像素区，B区对应第二像素点或第二像素区........N区对应第N个像素点或第N像素区所述像素区由多个像素点组成。

基于双玻孔阵的滤光膜系的近红外光谱芯片的制备方法，包括以下步骤：

S1：选取与探测器尺寸匹配两块二氧化硅介质，所述二氧化硅介质在1-2μm近红外波段透射率T≥90％；一块作为下层陪镀片，另一块作为覆盖片；

S2：在下层陪镀片上使用蒸镀法沉积100nm-500nm厚的银膜；

S3：在银膜上使用聚焦离子束光刻法，刻蚀孔阵，孔阵包括周期P和孔径r，其中：

P＝0.66λ-0.025..........................1.1

r＝0.2p+0.02............................1.2

λ为预设的透射峰波长；根据滤光芯片需求将银膜进行分区，不同区采用不同的孔阵周期和孔径；