[实用新型]弱光光谱检测芯片

说明书

本实用新型涉及光谱设备技术领域，尤其涉及一种弱光光谱检测芯片。该弱光光谱检测芯片包括光调制层和光电探测层，光调制层包括底板和至少一个调制单元，底板平置并连接于光电探测层上，每个调制单元内分别设有若干个穿于底板内的调制孔；光电探测层包括若干组探测单元，探测单元设置于调制单元的下方，每个探测单元内分别设有至少一个光电探测器，光电探测器用于在入射光射入调制单元形成调制光以后，对调制光进行弱光检测，通过对响应信号算法重构得到光谱。本实用新型的芯片将光谱仪缩小至芯片级别，并且不必依赖精密光学仪器，具有性能稳定、成本降低、便于操作和携带、以及可灵活移动的优点，还可以实现对弱光的光谱检测。

技术领域

本实用新型涉及光谱设备技术领域，尤其涉及一种弱光光谱检测芯片。

背景技术

光的强弱由单位面积内光子的数量决定，光子越多光越强，光子越少光越弱。目前，光谱仪是获得光谱信息的仪器。光谱携带的信息量丰富，是光的客观与定量特征，同时对物质发射、吸收、散射光谱等的测量可以从分子甚至原子层面揭示物质构成，用于物质识别、检测和定量分析中。在一些特殊应用领域出于对被测物品保护、大气透过率低、光波传输距离遥远等原因，常常需要对弱光进行检测。目前，弱光光谱检测技术已在天文、遥感、生物、医疗以及半导体工业等领域获得广泛应用。

现有的弱光光谱检测设备需要依赖精密光学仪器，例如需要配设光栅、棱镜、反射镜或其他类似空间分光元件。而此类精密光学仪器占空间较大并且成本较高。可见，现有的弱光光谱检测设备由于过于依赖精密光学仪器，而导致设备体积过大过重且成本很高，并且不易操作和灵活移动。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种弱光光谱检测芯片，以解决现有的弱光光谱检测设备由于过于依赖精密光学仪器，而导致设备体积过大过重且成本很高，并且不易操作和灵活移动的问题。

本实用新型提出的一种弱光光谱检测芯片，包括光调制层和光电探测层，所述光调制层包括底板和至少一个调制单元，所述底板平置并连接于所述光电探测层上，每个所述调制单元内分别设有若干个穿于所述底板内的调制孔；所述光电探测层包括若干组探测单元，所述探测单元设置于所述调制单元的下方，每个所述探测单元内分别设有至少一个光电探测器，所述光电探测器用于在入射光射入所述调制单元形成调制光以后，对所述调制光进行弱光检测，通过对响应信号算法以得到重构光谱。

进一步的，所述入射光功率小于1纳瓦。

进一步的，所述光电探测器包括雪崩二极管阵列单元、电子倍增CCD以及超导纳米线单光子探测器中的任一种。

进一步的，同一所述调制单元内的各个所述调制孔排布成具有排布规律的二维图形结构和/或同一所述调制单元内的各个调制孔排布成随机无序状态。

进一步的，所述二维图形结构的排布规律包括：

同一所述二维图形结构内的所有所述调制孔同时具有相同的截面形状，各个所述调制孔按照结构参数大小渐变顺序成阵列排布；和/或

同一所述二维图形结构内的各个所述调制孔分别具有各自的截面形状，各个所述调制孔按照截面形状进行组合排列。

进一步的，所述调制孔的结构参数包括内径、长轴长度、短轴长度、旋转角度、边长和角数中的至少一种。

进一步的，所述调制孔的截面形状包括圆形、椭圆形、十字形、正多边形、星形、矩形和随机不规则图形中的至少一种。

进一步的，还包括信号处理电路层，所述信号处理电路层平置并连接于所述光电探测层的下面，并将各个所述探测单元之间电连接。

进一步的，还包括透光介质层，所述透光介质层位于所述光调制层与所述光电探测层之间。