[发明专利]光谱芯片中的微纳结构阵列的生成方法

权利要求书

1.一种光谱芯片中的微纳结构阵列的生成方法，其特征在于，所述光谱芯片包括：晶圆级别的图像传感器；所述晶圆级别的图像传感器的感光区域的上表面制备有光调制层，所述光调制层包含由多个微纳单元组成的单元阵列，每个微纳单元对应晶圆级别的图像传感器上的一个或多个像素点；所述微纳单元包含有多组微纳结构阵列，每组微纳结构阵列由二维光栅结构形成，各微纳单元的多组微纳结构阵列中的二维光栅结构用于对入射光进行调制，将所述入射光的频谱信息编码到晶圆级别的图像传感器的不同像素点上，得到包含所述入射光的频谱信息的图像；

其中，所述光谱芯片中的微纳结构阵列的生成方法，包括：生成所述二维光栅结构的步骤；其中，所述二维光栅结构由随机形状结构周期排布形成；

所述生成所述二维光栅结构的步骤，具体包括：

确定所述二维光栅结构中随机形状结构的排布周期；

按照下面处理过程生成所述二维光栅结构中每个随机形状结构：

将所述排布周期内的区域进行网格划分，得到多个网格区域；

对所述多个网格区域进行像素值的随机分配，得到与所述随机形状结构对应的初始图案；其中，不同的像素值表示对应的网格区域具备不同的折射率；

对所述初始图案依次进行滤波平滑处理和二值化处理，得到第一二值化图案；其中，所述第一二值化图案对应一个随机形状结构；所述第一二值化图案中的0和1分别代表空气和介质。

2.根据权利要求1所述的光谱芯片中的微纳结构阵列的生成方法，其特征在于，在得到第一二值化图案之后，所述方法还包括：

对所述第一二值化图案依次进行模糊化处理和二值化处理，得到第二二值化图案；相应地，所述第二二值化图案对应一个随机形状结构。

3.根据权利要求1所述的光谱芯片中的微纳结构阵列的生成方法，其特征在于，对所述多个网格区域进行像素值的随机分配，得到与所述随机形状结构对应的初始图案，包括：

对多个网格区域进行分组，得到多组网格；其中，在对多个网格区域进行分组时，将一个或多个网格区域分为一组；

对各组网格按照标准正态分布进行像素值的随机分配，得到与所述随机形状结构对应的初始图案；其中，组内各个网格区域的像素值相同。

4.根据权利要求1～3任一项所述的光谱芯片中的微纳结构阵列的生成方法，其特征在于，在生成所述二维光栅结构中每个随机形状结构时，通过控制网格划分操作对应的网络划分参数、像素值随机分配操作对应的随机分配参数、滤波平滑处理操作对应的滤波平滑参数、模糊化处理操作对应的模糊化参数中的一种或多种，来使得所述随机形状结构的最小尺寸大于预设阈值，且所述随机形状结构中介质与空气的比值满足预设约束条件。

5.根据权利要求1～3任一项所述的光谱芯片中的微纳结构阵列的生成方法，其特征在于，在得到第一二值化图案或第二二值化图案之后，所述方法还包括：对第一二值化图案或第二二值化图案进行对称性处理，得到具备对称性的图案；相应地，所述具备对称性的图案对应一个随机形状结构；

其中，所述对称性处理包括：二重旋转对称性处理、关于Y轴的镜像对称性处理、关于X轴的镜像对称性处理、同时关于Y轴和X轴的镜像对称性处理、四重旋转对称性处理、同时关于Y轴和X轴的镜像对称性以及四重旋转对称性处理中的一种或多种；

相应地，得到具备对称性的图案包括：

具备二重旋转对称性的图案、具备关于Y轴的镜像对称性的图案、具备关于X轴的镜像对称性的图案、具备同时关于Y轴和X轴的镜像对称性的图案、具备四重旋转对称性的图案、具备同时关于Y轴和X轴的镜像对称性以及四重旋转对称性的图案中的一种或多种。

6.根据权利要求1～3任一项所述的光谱芯片中的微纳结构阵列的生成方法，其特征在于，在得到第一二值化图案或第二二值化图案之后，所述方法还包括：对第一二值化图案或第二二值化图案进行膨胀或腐蚀操作，以模拟工艺制备中的刻蚀不足或过度刻蚀的情况。