[发明专利]一种基于上转换薄膜和像元化偏振超材料的硅基红外偏振光谱芯片及上转换薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种基于上转换薄膜和像元化偏振超材料的硅基红外偏振光谱芯片,其特征在于：包括：光学聚焦微透镜阵列、像元化偏振超材料阵列、上转换薄膜，光电转换基底；

所述光学聚焦微透镜阵列，用于汇聚待测物体的红外信号，与下层的像元化偏振超材料阵列的偏振单元和所述底层的光电转换基底像元一一对应，目标发射红外光信号经微透镜阵列汇聚照射到像元化偏振超材料阵列像元区；

所述上转换薄膜为一种红外光激发下能发出可见光的发光材料，用于将经像元化偏振超材料阵列调制后的红外光谱转换成可见光谱；

所述光电转换基底为硅基探测器，硅基探测器采用硅基图像传感器CMOS或者CCD，用于探测经所述上转换薄膜和偏振调制的到达其靶面的偏振光信号。

2.根据权利要求1所述的基于上转换薄膜和像元化偏振超材料的硅基红外偏振光谱芯片，其特征在于：所述像元化偏振超材料阵列作用为调制入射光的空间偏振分布；包含具有不同方位角的多个像元化金属周期性阵列,通过改变多个像元化金属周期性阵列的空间排布方式来调制入射光的空间偏振分布。

3.一种制备如权利要求1或2所述的上转换薄膜的制备方法，其特征在于：其步骤如下：

第一步，材料准备；所述材料包括光学胶、上转换材料与光电转换基底；

第二步，超声分散；将所述光学胶放入烧杯中，并将所述上转换材料均匀洒在所述光学胶表面，避免扎堆成簇；将超声探头放入烧杯中且可接触烧杯杯壁；固定所述超声探头并设定频率、时间；打开超声开关进行超声分散；

第三步，磁力搅拌；将超声分散好的混合溶液放置到磁力搅拌器上固定密封；加入磁子，设定转速、时间；打开磁力搅拌器开关，搅拌一定时间，取样后利用显微镜查看融合情况，保证所述上转换材料均匀分布于光学胶内部，并形成融合材料；

第四步，旋涂匀胶；清洁光电转换基底表面的灰尘和油渍，再用去离子水清洗后用氮气枪吹干；将基底固定匀胶台，设定转速、时间，利用旋涂式匀胶方法，用滴管滴数滴所述融合材料到光电转换基底表面，利用匀胶台转动时产生的离心力及光学胶的粘附力形成厚度均匀的涂层；

第五步，加热烘焙；将匀胶后的光电转换基底放置在热板上，通过烘焙将混合材料固定至光电转换基底表面形成上转换薄膜；

第六步：观察析出；将做好的所述上转换薄膜基底放置显微镜下查看析出度，要求表面光滑无析出；

第七步：薄膜密封；将所述的无析出上转换薄膜基底放置在旋涂台上，用滴管滴数滴光学胶到上转换薄膜基底表面，利用匀胶台转动时产生的离心力及光学胶的粘附力形成厚度均匀的光学胶涂层。匀胶结束后再次加热烘焙，通过烘焙将光学胶固定至上转换薄膜基底表面形成光学胶保护层；制作结束。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述第一步中，所述的光学胶与所述上转换材料没有化学反应，同时其折射率相近且没有明显吸收峰。