一种光学透镜及其制备方法和光学传感器与流程

本发明涉及光学，尤其涉及一种光学透镜及其制备方法和光学传感器。

背景技术：

1、超构表面透镜，是一种轻薄小巧，功能多样化的平面透镜。超构透镜通过纳米阵列柱就可以对光进行精确的操纵，实现透镜聚焦的功能。这种由纳米阵列柱组成的超构透镜厚度比传统透镜薄了几万倍，对光学器件的集成化有着革命性的指导意义。

2、传统成像系统是用多个不同材质不同厚度的曲面透镜相互配合，叠加在一起来消除色差，但是，这种消色差的方式极大地增加了镜头的复杂程度，占用了很大的体积，不利于光学器件的有效集成。而超构透镜则是利用纳米结构对相位进行精准控制，使所有光的相位相同，最终聚焦到同一点，成功地消除了色差。与传统消色差方式相比，超构透镜仅用一层厚度为微纳米级别的结构，就可以精准地消除色差，完成了传统透镜组才能完成的任务。

3、目前通过传统工艺在衬底上生长超透镜结构，需要把超透镜结构转移到玻璃衬底上存在以下缺点：一是工艺复杂，流程多，成本高；二是由于异质键合，要求键合强度高，工艺难度大；三是后期切割超透镜结构易从玻璃衬底上脱落等，造成产品的良率降低。

技术实现思路

1、本发明提供了一种光学透镜及其制备方法和光学传感器，结构简单，可以降低成本，提高产品良率。

2、根据本发明的一方面，提供了一种光学透镜，包括：

3、透明衬底，透明衬底包括多个阵列孔，阵列孔由透明衬底的第一表面延伸至透明衬底内部；

4、多个阵列柱，多个阵列柱位于多个阵列孔内部，每一阵列孔对应一个阵列柱；多个阵列柱用于将从透明衬底的第二表面入射的光线聚焦至预设点，预设点位于第一表面远离第二表面的一侧，第一表面与第二表面相对设置。

5、可选的，光学透镜还包括：

6、光学薄膜层，光学薄膜层位于透明衬底的第一表面远离第二表面的一侧，光学薄膜层覆盖多个阵列柱以及多个阵列柱未覆盖的透明衬底。

7、可选的，阵列孔在透明衬底的垂直投影的形状包括方形、圆形和环形中的至少一种。

8、可选的，多个阵列柱远离第二表面的表面与透明衬底的第一表面平齐。

9、可选的，多个阵列孔的深度至少部分不同；和/或，多个阵列孔在透明衬底的垂直投影的最大尺寸至少部分不同。

10、可选的，阵列孔在透明衬底的垂直投影的最大尺寸为1nm-1000nm；

11、相邻的两个阵列孔之间的距离为10nm-800nm；

12、阵列孔的深度为10nm-5μm；

13、光学薄膜层的厚度为0-1μm。

14、可选的，多个阵列柱的材料包括多晶硅、非晶硅、氮化硅、氮化镓、磷化镓、砷化镓、金、铝、氧化铝、二氧化钛、氧化铪和氧化钽中的任意一种；

15、透明衬底的材料包括玻璃和石英中的任意一种；

16、光学薄膜层的材料包括二氧化硅。

17、根据本发明的另一方面，提供了一种光学透镜的制备方法，包括：

18、提供透明衬底；

19、在透明衬底的一侧形成多个阵列孔；阵列孔由透明衬底的第一表面延伸至透明衬底内部；

20、在多个阵列孔内部形成多个阵列柱；每一阵列孔对应一个阵列柱；多个阵列柱用于将从透明衬底的第二表面入射的光线聚焦至预设点，预设点位于第一表面远离第二表面的一侧，第一表面与第二表面相对设置。

21、可选的，在多个阵列孔内部形成多个阵列柱，包括：

22、通过物理气相沉积或化学气相沉积或者原子层沉积工艺在多个阵列孔内部形成多个阵列柱；

23、通过化学机械研磨平坦化多个阵列柱。

24、根据本发明的另一方面，提供了一种光学传感器，包括光电转化器和本发明任意实施例所述的光学透镜；

25、光电转化器位于透明衬底的第一表面远离第二表面的一侧；预设点位于光电转化器的收光面处。

26、本发明实施例技术方案提供的光学透镜包括：透明衬底，透明衬底包括多个阵列孔，阵列孔由透明衬底的第一表面延伸至透明衬底内部；多个阵列柱，多个阵列柱位于多个阵列孔内部，每一阵列孔对应一个阵列柱；多个阵列柱用于将从透明衬底的第二表面入射的光线聚焦至预设点，预设点位于第一表面远离第二表面的一侧，第一表面与第二表面相对设置。本发明实施例通过在透明衬底内部形成阵列柱，结构简单，且阵列柱与透明衬底粘附力强，后期不易脱落，可以提升产品良率。

27、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种光学透镜，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于：

6.根据权利要求2所述的光学透镜，其特征在于：

7.根据权利要求2所述的光学透镜，其特征在于：

8.一种光学透镜的制备方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在所述多个阵列孔内部形成多个阵列柱，包括：

10.一种光学传感器，其特征在于，包括光电转化器和权利要求1-7任一项所述的光学透镜；

技术总结本发明公开了一种光学透镜及其制备方法和光学传感器，光学透镜包括：透明衬底，所述透明衬底包括多个阵列孔，所述阵列孔由所述透明衬底的第一表面延伸至所述透明衬底内部；多个阵列柱，所述多个阵列柱位于所述多个阵列孔内部，每一阵列孔对应一个阵列柱；所述多个阵列柱用于将从所述透明衬底的第二表面入射的光线聚焦至预设点，所述预设点位于所述第一表面远离所述第二表面的一侧，所述第一表面与所述第二表面相对设置。本发明结构简单，可以降低成本，提高产品良率。技术研发人员：杨磊,潘代强,王焕橙,钱清,杨婉君,张云,杨京南,艾永昌,胡昌杰,花成,马圣葳,吴潇受保护的技术使用者：上海芯物科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2