微纳结构光窗、制备方法及光学组件与流程

本发明涉及光电，特别是涉及一种提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗、提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗的制备方法及光学组件。

背景技术：

1、在光电管、光电倍增管等光电器件中，将不同波长的辐射信号转化为电信号，均依靠光阴电极。光电阴极利用的是光电发射效应，其基本工作过程是把光信号变成电信号后将电子发射出去。光电阴极的光电转换效率主要由材料本身的性质决定，即当光在光电阴极中被吸收后，变成的电子数目由光电阴极材料本身决定。但可以通过增加光电阴极对于光的吸收量，来提高光电阴极的性能。光电阴极对入射光吸收率的提高，首先考虑的是增加阴极材料的厚度，但是厚度的增加会导致载流子输运困难和时间太长，这将降低光电阴极的性能和灵敏度，所以厚度是有一定限制的。

2、传统的方法是在光电阴极的玻璃窗口上，镀制增透或者减反膜，减少入射光在界面处的损失。但是传统的方法一般对于某个单独的波长区间效果较好，无法在比较宽的波长范围内作用，并且通过在窗口上镀增透和增反膜的增强吸收的效果非常有限。

技术实现思路

1、基于此，针对传统的方法一般对于某个单独的波长区间效果较好，无法在比较宽的波长范围内作用，并且通过在窗口上镀增透和增反膜的增强吸收的效果非常有限的问题，提供一种提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗。本发明的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗能够实现入射光的强有力的光场调控，在保持光电阴极厚度不变时增加光线在光电阴极中的光程，从而使得光电阴极对光的吸收率提高，增加光生电子数目。

2、一种提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗，包括面板、微纳结构层以及光电阴极，所述面板具有用于接收和透过入射光的第一表面以及与所述正面相对的第二表面，所述第二表面依次顺序层叠连接有所述微纳结构层以及所述光电阴极，所述微纳结构层朝向所述光电阴极的表面具有若干个相同的微结构单元，所述微结构单元包括微孔以及设置于所述微孔内的高折射率膜层。

3、在其中一些实施例中，所述微孔深度为300～500nm。

4、在其中一些实施例中，所述微孔为圆柱形孔，所述微孔的径向直径为200～400nm。

5、在其中一些实施例中，所述光电阴极为多碱光电阴极。

6、在其中一些实施例中，多个所述微结构单元在所述微纳结构层上均匀分布。

7、在其中一些实施例中，所述高折射率膜层的材料包括tio2、al2o3、ta2o5和zno中的一种或几种，所述高折射率膜层在波长为900nm时的复合折射率实部n为2.1～2.4。

8、在其中一些实施例中，所述面板为玻璃板，所述面板的厚度为2cm～4cm。

9、在其中一些实施例中，所述微纳结构层为二氧化硅薄膜层。

10、本发明的另一目的还在于提供一种提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗的制备方法。

11、一种提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗的制备方法，包括如下步骤：

12、选择面板；

13、在所述面板的其中一表面沉积制备微纳结构层；

14、在所述微纳结构层上制备若干个微孔，在所述微孔内沉积高折射率膜层，所述微孔与所述高折射率膜层形成微结构单元；以及

15、在制备有所述微结构单元的所述微纳结构层上制备光电阴极。

16、在其中一些实施例中，在所述面板的其中一表面沉积制备微纳结构层时，包括如下步骤：采用pecvd工艺在所述面板的其中一表面沉积制备微纳结构层；

17、在所述微纳结构层上制备若干个微孔时，包括如下步骤：采用纳米压印工艺和反应离子刻蚀技术在所述微纳结构层上制作所述微孔；

18、在所述微孔内沉积高折射率膜层时，包括如下步骤：采用原子层沉积技术在微孔洞中沉积所述高折射率膜层。

19、本发明的另一目的还在于提供一种光学组件。

20、一种光学组件，包括所述的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗，或者所述制备方法制备得到的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗。

21、上述的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗利用微纳结构能够实现入射光的强有力的光场调控，在保持光电阴极厚度不变时增加光线在光电阴极中的光程，从而使得光电阴极对光的吸收率提高，增加光生电子数目。上述的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗增强的波长范围为600～900nm，在微弱光成像相关器件上应用广泛，包括但不限于像增强器、条纹相机、光电倍增管、单光子探测等领域。

技术特征：

1.一种提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗，其特征在于，包括面板、微纳结构层以及光电阴极，所述面板具有用于接收和透过入射光的第一表面以及与所述正面相对的第二表面，所述第二表面依次顺序层叠连接有所述微纳结构层以及所述光电阴极，所述微纳结构层朝向所述光电阴极的表面具有若干个相同的微结构单元，所述微结构单元包括微孔以及设置于所述微孔内的高折射率膜层。

2.根据权利要求1所述的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗，其特征在于，所述微孔深度为300～500nm。

3.根据权利要求1所述的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗，其特征在于，所述微孔为圆柱形孔，所述微孔的径向直径为200～400nm。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗，其特征在于，所述光电阴极为多碱光电阴极。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗，其特征在于，多个所述微结构单元在所述微纳结构层上均匀分布。

6.根据权利要求1～3任意一项所述的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗，其特征在于，所述高折射率膜层的材料包括tio2、al2o3、ta2o5和zno中的一种或几种，所述高折射率膜层在波长为900nm时的复合折射率实部n为2.1～2.4。

7.根据权利要求1～3任意一项所述的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗，其特征在于，所述面板为玻璃板，所述面板的厚度为2cm～4cm。

8.根据权利要求1～3任意一项所述的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗，其特征在于，所述微纳结构层为二氧化硅薄膜层。

9.一种权利要求1～8任意一项所述的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗的制备方法，其特征在于，在所述面板的其中一表面沉积制备微纳结构层时，包括如下步骤：采用pecvd工艺在所述面板的其中一表面沉积制备微纳结构层；

11.一种光学组件，其特征在于，包括权利要求1～8任意一项所述的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗，或者权利要求9～10任意一项所述的制备方法制备得到的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗。

技术总结本发明公开了一种微纳结构光窗、制备方法以及光学组件。提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗包括面板、微纳结构层以及光电阴极，所述面板具有用于接收和透过入射光的第一表面以及与所述正面相对的第二表面，所述第二表面依次顺序层叠连接有所述微纳结构层以及所述光电阴极，所述微纳结构层朝向所述光电阴极的表面具有若干个相同的微结构单元，所述微结构单元包括微孔以及设置于所述微孔内的高折射率膜层。本发明的提高光电阴极光谱利用率的微纳光窗能够实现入射光的强有力的光场调控，在保持光电阴极厚度不变时增加光线在光电阴极中的光程，从而使得光电阴极对光的吸收率提高，增加光生电子数目。技术研发人员：赵卫,洪云帆,朱香平,韦永林受保护的技术使用者：松山湖材料实验室技术研发日：技术公布日：2024/4/22