光谱芯片的制作方法

本申请涉及光谱，更为具体地说，涉及一种光谱芯片。

背景技术：

1、光与物质发生相互作用，如吸收、散射、荧光、拉曼等，会产生特定光谱，而每种物质的光谱，都是独一无二的。因此，光谱信息可以说是万物的“指纹”。光谱仪能够直接检测物质的光谱信息，得到被测目标的存在状况与物质成分，是材料表征、化学分析等领域重要的测试仪器之一。从技术发展来看，微型光谱仪可分为四类：色散型、窄带滤波型、傅里叶变换型和计算重建型。

2、光谱仪的光谱芯片用于接收并调制入射光，并基于调制后的入射光输出入射光的光谱信息，其光调制效果对提升光谱仪的整体性能非常关键。

3、因此，期望提供具有改进的光调制效果的光谱芯片方案。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种光谱芯片，其通过所述不同种类的滤光材料在阵列中，不易成型的滤光单元不相邻，来克服所述光谱芯片的生产工艺限制。

2、根据本申请的一方面，提供了一种光谱芯片，包括：光传感区，所述光传感区由光电探测层和位于所述光电探测层上方的光调制层组成，其中，所述光调制层包括由不同种类的滤光材料形成的多个滤光单元，所述不同种类的滤光材料具有不同的透射率曲线，所述不同种类的滤光材料以滤光单元阵列排列，且在所述滤光单元阵列中，不易成型的滤光单元不相邻。

3、在上述光谱芯片中，在所述阵列中，首先形成易成型的滤光单元，然后通过在易成型的滤光单元之间不相邻地填充的方式形成不易成型的滤光单元。

4、在上述光谱芯片中，一种滤光材料对应于一个滤光单元，且一种滤光材料对应于一个或多个物理像素，且至少一滤光单元对应于一个光谱像素。

5、在上述光谱芯片中，所述滤光材料的厚度为0.5um～2um。

6、在上述光谱芯片中，每种滤光材料的厚度相同，或者多种滤光材料的厚度根据不同的透射率曲线而不同。

7、在上述光谱芯片中，所述不同种类的滤光材料的透射谱曲线在450nm附近、475nm附近、550nm附近、685nm附近以及红外波段存在波峰值。

8、在上述光谱芯片中，所述不同种类的滤光材料包括以单元周期性排列组成的所述阵列，所述单元包括n×n的方形单元，线形单元或者矩形单元。

9、在上述光谱芯片中，所述阵列为单层，或者所述阵列在局部包括叠加的两层或者多层。

10、在上述光谱芯片中，进一步包括：微透镜层，设置在所述光调制层上。

11、在上述光谱芯片中，所述微透镜层和所述光调制层与所述光电探测层的像素对齐；或者，所述微透镜层和所述光调制层向所述光电探测层的像素的阵列中心收缩以与所述光电探测层的像素形成错位。

12、在上述光谱芯片中，所述入射主光角为a，填平所述滤光材料的材料与所述微透镜的材料具有折射率n1，所述滤光材料的材料具有折射率n2，空气折射率n0，所述滤光材料相对于所述像素的平移量为l2，所述微透镜相对于所述滤光材料的平移量为l1，所述滤光材料的厚度为h2，所述微透镜的球面顶点加上填平材料的总厚度为h1，则：

13、

14、且所述微透镜相对于所述像素的平移量为l1+l2。

15、在上述光谱芯片中，透射率大的第一滤光材料对应的滤光单元的第一数量小于透射率小的第二滤光材料对应的滤光单元的第二数量。

16、在上述光谱芯片中，所述不同种类的滤光材料包括9种滤光材料1、2、3、4、5、6、7、8、9，所述9种滤光材料在可见光和近红外波段的透射率曲线具有如下特征：

17、滤光材料1，颜色r：波长约580nm以上透射率>20％，其他波长透射率<20％；

18、滤光材料2，颜色g1：波长在大约475～630nm，以及大于690nm时透射率>20％，其他波长<20％；

19、滤光材料3，颜色g2：波长在大约475～610nm，以及大于690nm时透射率>20％，其他波长<20％；

20、滤光材料4，颜色g3：波长在大约470～650nm，以及大于660nm时透射率>20％，其他波长<20％；

21、滤光材料5，颜色b：波长在大约<520nm，以及大于785nm时透射率>20％，其他波长<20％；

22、滤光材料6，颜色c：波长在大约<570nm，以及大于730nm时透射率>20％，其他波长<20％；

23、滤光材料7，颜色y：波长在大约>470nm时透射率>20％，其他波长<20％；

24、滤光材料8，颜色m：波长在大约520～580nm时透射率<20％，其他波长>20％；

25、滤光材料9，颜色ir：波长约790nm以上透射率>20％，其他波长透射率<20％；

26、其中滤光材料1、7、8不相邻设置，且滤光材料2、3、4与滤光材料1、7、8相邻设置。

27、在上述光谱芯片中，所述滤光材料1，4～8的厚度为0.5～0.8um之间，滤光材料2的厚度为0.6～0.7um，滤光材料3的厚度为0.8～1.0um，滤光材料4的厚度为0.5～0.6um，滤光材料9的厚度为1～1.5um。

28、在上述光谱芯片中，滤光材料1的厚度为0.5um，滤光材料2的厚度为0.7um，滤光材料3的厚度为1um，滤光材料4的厚度为0.5um，滤光材料5的厚度为0.7um，滤光材料6的厚度为0.6um，滤光材料7的厚度为0.6um，滤光材料8的厚度为0.6um，滤光材料9的厚度为1.5um。

29、本申请实施例提供的光谱芯片，可以通过所述不同种类的滤光材料在阵列中，不易成型的滤光材料单元不相邻，来克服所述光谱芯片的生产工艺限制。

技术特征：

1.一种光谱芯片，包括：

2.如权利要求1所述的光谱芯片，其中，在所述阵列中，首先形成易成型的滤光单元，然后通过在所述易成型的滤光单元之间不相邻地填充的方式形成不易成型的滤光单元。

3.如权利要求1所述的光谱芯片，其中，一种滤光材料对应于一个滤光单元，且一种滤光材料对应于一个或多个物理像素，且至少一滤光单元对应于一个光谱像素。

4.如权利要求1所述的光谱芯片，其中，所述滤光材料的厚度为0.5um～2um。

5.如权利要求4所述的光谱芯片，其中，每种滤光材料的厚度相同，或者多种滤光材料的厚度根据不同的透射率曲线而不同。

6.如权利要求5所述的光谱芯片，其中，所述不同种类的滤光材料的透射谱曲线在450nm附近、475nm附近、550nm附近、685nm附近以及红外波段存在波峰值。

7.如权利要求1所述的光谱芯片，其中，所述不同种类的滤光材料包括以单元周期性排列组成的所述阵列，所述单元包括n×n的方形单元，线形单元或者矩形单元。

8.如权利要求7所述的光谱芯片，其中，所述阵列为单层，或者所述阵列在局部包括叠加的两层或者多层。

9.如权利要求1所述的光谱芯片，进一步包括：微透镜层，设置在所述光调制层上。

10.如权利要求9所述的光谱芯片，其中，所述微透镜层和所述光调制层与所述光电探测层的像素对齐；或者，所述微透镜层和所述光调制层向所述光电探测层的像素的阵列中心收缩以与所述光电探测层的像素形成错位。

11.如权利要求10所述的光谱芯片，其中，所述入射主光角为a，填平所述滤光材料的材料与所述微透镜的材料具有折射率n1，所述滤光材料的材料具有折射率n2，空气折射率n0，所述滤光材料相对于所述像素的平移量为l2，所述微透镜相对于所述滤光材料的平移量为l1，所述滤光材料的厚度为h2，所述微透镜的球面顶点加上填平材料的总厚度为h1，则：

12.如权利要求1所述的光谱芯片，其中，透射率大的第一滤光材料对应的滤光单元的第一数量小于透射率小的第二滤光材料对应的滤光单元的第二数量。

13.如权利要求1所述的光谱芯片，其中，所述不同种类的滤光材料包括9种滤光材料1、2、3、4、5、6、7、8、9，9种滤光材料在可见光和近红外波段的透射率曲线具有如下特征：

14.如权利要求13所述的光谱芯片，其中，所述滤光材料1，4～8的厚度为0.5～0.8um之间，滤光材料2的厚度为0.6～0.7um，滤光材料3的厚度为0.8～1.0um，滤光材料4的厚度为0.5～0.6um，滤光材料9的厚度为1～1.5um。

15.如权利要求14所述的光谱芯片，其中，滤光材料1的厚度为0.5um，滤光材料2的厚度为0.7um，滤光材料3的厚度为1um，滤光材料4的厚度为0.5um，滤光材料5的厚度为0.7um，滤光材料6的厚度为0.6um，滤光材料7的厚度为0.6um，滤光材料8的厚度为0.6um，滤光材料9的厚度为1.5um。

技术总结本申请涉及一种光谱芯片。所述光谱芯片包括光传感区，所述光传感区由光电探测层和位于所述光电探测层上方的光调制层组成，其中，所述光调制层包括由不同种类的滤光材料形成的多个滤光单元，所述不同种类的滤光材料具有不同的透射率曲线，所述不同种类的滤光材料以滤光单元阵列排列，且在所述滤光单元阵列中，不易成型的滤光单元的不相邻。这样，通过所述不同种类的滤光材料在阵列中，不易成型的滤光单元的不相邻，来克服所述光谱芯片的生产工艺限制。技术研发人员：王骞,曹金磊,王明,蔡旭升,黄志雷受保护的技术使用者：北京与光科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17