[实用新型]基于超表面的红外彩色探测器

说明书

本专利公开了一种基于超表面的红外彩色探测器，通过在红外探测器上方放置一个用超表面制作的阶梯光栅阵列，使红外光在透过超表面阵列后发生衍射，在不同方向角上分成短、中、长波红外光，然后照射到能够探测不同波段的红外探测器上，将红外探测器上接收到的信号定义为彩色RGB信号，最后合成彩色图像。该探测器具有透光率高、分色性能好、探测效率高、利用红外波段生成彩色图像的优点。

技术领域

本专利涉及红外焦平面探测技术，具体涉及多色红外焦平面的设计与制备技术。

背景技术

多色红外探测器是新一代红外探测器的发展方向，具有探测光谱宽度宽的特点，能够对多波段的光谱进行探测、对比、处理。制备多色红外探测器的核心技术之一就是多波段光谱的分离与吸收。对于多色红外探测器一般采用不同波段红外光分别由不同吸收区域吸收探测的方法，见A.Rogalski，J.Antoszewski，et al.Third-generation infraredphotodetector arrays[J].Journal of Applied Physics,USA:American Institute ofPhysics,2009.105(091101)。

对于多色红外探测器，不同波段的吸收区域一般使用叠层结构，见图2。不同的吸收区垂直分布会导致制作过程中组分掺杂难以控制，且刻蚀损伤大，见杨建荣.碲镉汞材料物理与技术[M].北京:国防工业出版社,2012.430-434。各层组分掺杂不精确和刻蚀损伤大会导致探测波长的偏移，探测率下降等问题。层数越多，工艺难度越高。

发明内容

本专利的目的是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于超表面的红外彩色探测器，能够将红外光按照波长分离，用平面结构红外探测上的不同区探测吸收对应波长红外光。

本专利为了实现上述目的，采用了以下方案：

一种基于超表面的红外彩色探测器如图1，包括超表面阵列结构1，平面结构红外探测器2，其特征在于：

超表面阵列结构1置于平面结构红外探测器2上方；多波长混合的红外光垂直入射至超表面阵列结构1，出射光的折射角与波长有关；不同波长折射光偏转至平面结构红外探测器2对应区域；将短波光定义成彩色合成中的蓝光，中波光定义成彩色合成中的绿光，长波光定义成彩色合成中的红光，通过计算机技术将三束光合成彩色图像。

进一步，所述的一种基于超表面的红外彩色探测器如图1，其特征在于：所述的超表面阵列结构1由红外光学材料制成。

进一步，所述的一种基于超表面的红外彩色探测器如图1，其特征在于：

所述超表面阵列结构1对不同波长的折射角θ_t均由下式确定：

式中，θ_i表示入射角，θ_t表示折射角，n_i为入射介质折射率，n_t为超表面阵列结构1折射率，λ₀表示波长，表示超表面阵列结构1对λ₀的相位梯度；所述超表面阵列结构1对不同波长入射光具有不同相位梯度。

进一步，所述的一种基于超表面的红外彩色探测器，其特征在于：所述的平面结构红外探测器2中不同波段的区域与透过超表面阵列结构1后分离的红外光波段一一对应，且这些区域周期性排列，周期大小可调。

本专利有益效果：

本专利提供的一种基于超表面的红外彩色探测器具有微型化、透射率高的优势，超表面阵列结构1能够将多波长混合的红外光在出射空间上分离，不同波长红外光对应不同的折射角。

本专利采用的平面结构红外探测器具有结构简单、工艺成熟的优势，仅需要平面器件就可以探测多波段红外光，不需要制备复杂的叠层结构红外探测器。