[发明专利]色散阵列及其制造方法

说明书

提供了一种色散阵列及其制造方法。光学光谱仪可以用来确定电磁波的光谱分量。光谱仪可以是大型、体积庞大的装置，并且为了记录测量值，可能需要波以几乎直角的入射进入。公开了一种采用光色散技术的具有纳米光子组件超紧凑型光谱仪。纳米光子组件可以包含超表面和布拉格滤波器。每个超表面可以包含可以被随机化以产生大输入角的光散射纳米结构，布拉格滤波器可以导致与输入角度无关的光色散。光谱仪可以能够处理约200nm的带宽。超紧凑型光谱仪可以能够读取可见光(400nm至600nm)内的图像数据，并且能够读取近红外(700nm至900nm)波长范围内的光谱数据。光谱仪的表面积可以为约1mm²，从而使其适合移动装置。

技术领域

在此公开的主题涉及光谱仪。例如，一些示例实施例的方面涉及超表面构造和制造方法、光谱学(spectroscopy)和成像以及光谱仪组件。

背景技术

光谱学已经是从科学研究到工业和医疗保健应用的各种场景中的关键表征技术。光谱仪可以产生光谱线，并且可以能够测量它们的波长和强度。光谱仪使用用于实现波长相关的角度色散的色散元件(诸如衍射光栅或棱镜)连同将入射光聚焦在检测器上的聚焦光学器件。这些光谱仪体积庞大并且具有低的角度容差(角度容差是入射光可以进入光谱仪并且可以执行光谱分析的角度)，这限制了它们在移动装置上的使用；因此，存在对于具有高角度容差的紧凑型光谱仪的需求。

在该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对公开的背景技术的理解，因此，它可以包含不构成现有技术的信息。

发明内容

根据一个示例实施例，提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：光圈、色散阵列、透镜、图像传感器和处理器。

根据另一示例实施例，提供了一种从传感器获得光谱数据的方法，所述方法包括：接收入射光；使入射光散射通过散射层以产生散射光；使散射光的子组色散通过色散层以产生色散光；接收图像传感器上的色散光；以及从色散光重建光谱数据。

根据另一示例实施例，提供了一种色散阵列，所述色散阵列包括：至少一种色散结构，以目标波长的0°(度)色散开始使目标波长范围的光色散，其中，色散结构还包括：纳米结构层；以及滤波器层。

根据另一示例实施例，提供了一种制造色散阵列的方法，所述方法包括：在基底上沉积第一滤波器堆叠体；沉积缺陷层；沉积盖堆叠体；以及由盖堆叠体形成纳米结构。

附图说明

在以下部分中，将参照附图中所示的示例实施例来描述在此公开的主题的各方面，在附图中：

图1描绘了光谱仪传感器的操作的原理。

图2描绘了紧凑型光谱仪的实施例的构造。

图3描绘了根据公开的一些实施例的从俯视图来看的光色散阵列。

图4描绘了根据公开的一些实施例的色散结构剖视图。

图5描绘了根据公开的一些实施例的层和纳米结构形成的制造图。

图6描绘了根据公开的一些实施例的色散结构俯视图。

图7是描绘根据公开的一些实施例的纳米结构的密度及它们的超表面光色散的效率的曲线图。

图8描绘了根据公开的一些实施例的具有纳米天线的超表面。

图9是描绘根据公开的一些实施例的将原始数据处理成重建图像和光谱分量以及在变化的波长下的色散效率的曲线图。

图10是描绘根据公开的一些实施例的在示例色散结构中对选择波长的色散的角度响应的曲线图。

图11描绘了根据公开的一些实施例的具有两个检测像素的区域的图像传感器。

图12描绘了根据公开的一些实施例的将原始图像处理成光谱图像数据和可见图像数据。