[发明专利]微型快照式光谱仪

权利要求书

1.一种微型快照式光谱仪，其特征在于，包括自上而下依次设置的角度滤波器、光谱选择层、感光面和读取电路；

所述的角度滤波器上设有光阑阵列，用于遮挡非垂直入射部分的光；

所述的光谱选择层包括若干对各个波段具有不同透过光谱的微纳结构，所述微纳结构与角度滤波器上的光阑阵列一一对应；

所述的感光面用于对光谱选择层选取波段的透射光产生光电流响应；

所述的读取电路用于处理感光面的光电流信号并输出。

2.根据权利要求1所述的微型快照式光谱仪，其特征在于，所述的感光面采用硅基传感器、碲镉汞类传感器、化合物半导体传感器、量子点传感器或锗探测器。

3.根据权利要求1所述的微型快照式光谱仪，其特征在于，所述的角度滤波器的厚度为50～1000um，所述光阑阵列包括多个高深宽比的通孔，通孔的截面为圆形或多边形，所述高深宽比是指通孔的深度大于截面圆的直径或者多边形的边长及对角线长。

4.根据权利要求1所述的微型快照式光谱仪，其特征在于，所述光谱选择层由上层的选择波段透明介质基底和下层具有不同微纳结构的光谱选择性薄膜构成。

5.根据权利要求1所述的微型快照式光谱仪，其特征在于，所述的光谱选择层的微纳结构可采用以下任一方式实现：1)采用优化设计得到线性不相关的微纳结构，包括光子晶体或超表面的结构阵列；2)采用多层膜、非均匀薄膜控制薄膜的厚度，从而实现不同的光谱响应；3)采用渐变带隙材料或折射率可调的相变材料产生不同的光谱响应特性。

6.根据权利要求1所述的微型快照式光谱仪，其特征在于，所述的感光面上设有CMOS区域一和CMOS区域二；所述CMOS区域一上方正对着光谱选择层的微纳结构，用于计算光谱；CMOS区域二上方没有微纳结构，用以作为光照探测的参考值。

7.根据权利要求1所述的微型快照式光谱仪，其特征在于，通过读取电路得到经过具有不同微纳结构的光谱选择层的感光面信号响应的强度结果S(n)，结合事先标定好的各个阵列区域的透射特征光谱A(λ,n)，计算得到最终的复原入射光谱结果。

8.根据权利要求1所述的微型快照式光谱仪，其特征在于，所述非垂直入射部分的光是指入射角大于10°的光。

9.根据权利要求8所述的微型快照式光谱仪，其特征在于，所述非垂直入射部分的光是指入射角大于1°的光。