分焦平面像素偏振片阵列的制备研究
微透镜阵列光学器件的制备与应用
微透镜阵列光学器件的制备与应用光学器件是一类用来产生、传播、控制和检测光辐射的装置。
其中，微透镜阵列光学器件（micro lens array optical device）是一种用于进行光场模拟、成像、调制和耦合的重要光学器件。
本文将介绍微透镜阵列光学器件的制备与应用。
制备1. 加工技术微透镜阵列光学器件的制备主要包括两个过程：微透镜的加工和阵列的制备。
微透镜的加工工艺主要有两种：一种是表面加工法，另一种是体积加工法。
表面加工法主要是通过刻蚀、抛光、激光加工等方式制造微透镜。
体积加工法主要是通过光刻、电子束曝光等方式将透镜结构“写入”到聚合物或硅等物质中。
这两种加工技术都可以制造出高精度的微透镜。
2. 生长技术生长技术是一种新兴的微透镜制备方法。
该方法采用类似于半导体生长工艺的方法，在厚度为纳米级的生长晶体上形成微透镜结构。
这种技术可以生产具有高质量和可控性的微透镜。
应用1. 光学成像微透镜阵列光学器件可以通过多个微透镜将光线聚焦，从而形成图像。
应用在数码相机、手机摄像头、望远镜等光学成像领域，具有很好的效果。
此外，微透镜阵列光学器件还可以用于各种图像处理领域，如数字水印技术、三维成像等。
2. 显示技术微透镜阵列光学器件在显示技术上也有广泛应用。
它可以作为显示屏的整个背光源或背光改进部分的分组区域。
此外，还可以实现二维和三维图像的切换，具有重要的商业价值。
3. 光通信微透镜阵列光学器件在光通信技术上的应用非常广泛。
它可以用于微型光学系统中的耦合器、波分复用设备、光互连芯片和光开关等。
在光通信领域，它的应用可以显著提高光纤互连设备的效率。
总结微透镜阵列光学器件制备的技术不断发展和创新，其应用不断拓展和延伸。
未来，它将在更多的领域发挥出重要作用，推动光学技术的不断发展和进步。
红外偏振成像探测技术及应用研究_姜会林
2003 年， 瑞典国防研究局利用红外偏振探测能在 复杂背景中检出伪装目标的特点，测量证明表面覆盖 空心微珠结构的伪装物体散射光的退偏振度是入射 角的函数。同年，又利用偏振成像透视三层伪装网， 效果如图 6 所示。
旋转偏振片型 时序式，机械旋转 分振幅型 液晶/声光 调制型 分波前/ 分孔径型 分焦平面型 通道调制型 多光路、多探测器， 实时成像 时序式，电控旋转 多光路、单探测器， 实时成像 单光路，单探测器 全偏振、实时成像 单光路、单探测器 全偏振、实时成像
(1. Space opto-electronics institute, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China 2. Electronical-information Engeering institute, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China)
0
问题的提出
红外偏振成像是在红外成像基础上，通过获得每 一点的偏振信息而增加信息维度的一种成像技术，不 仅能获得目标二维空间的红外图像，而且能获得图像 上每一点偏振信息。利用增加的偏振维度，可明显增 强伪装、暗弱等目标与背景的差异，提高目标探测与 识别能力[1-4]。 根据其获取的偏振信息，红外偏振成像可分为红
收稿日期：2014-03-18；修订日期：2014-05-05. 作者简介：姜会林（1945-），男，博士，博士生导师。主要从事空间激光通信、光电测试、偏振成像等方面的工作。 基金项目：国家“973 项目”。
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第 36 卷 第 5 期 2014 年 5 月
分孔径红外偏振成像仪光学系统设计
分孔径红外偏振成像仪光学系统设计引言：近年来，随着红外成像技术的快速发展，红外偏振成像技术逐渐受到广泛关注。
分孔径红外偏振成像仪作为一种新兴的红外成像技术，具有独特的优势和应用前景。
本文基于分孔径红外偏振成像仪的原理和需求，设计了一个光学系统，以实现分孔径红外偏振成像的功能。
一、光学系统的构架1.物镜系统：通过装饰镜片和聚焦镜组成，具有调焦功能，用于将目标物体上的红外信息聚焦在接收器上。
2.分光镜系统：将红外辐射分成水平和垂直两个方向的偏振光进行分别处理。
3.偏振器：用于将入射的自然光或者部分极化光转化为线偏振光。
4.接收器：通过红外探测器接收和转换红外光信号。
5.图像处理单元：用于对接收到的信号进行处理，以获得成像结果。
二、光学组件的选择与设计1.物镜系统：物镜系统需要具备较高的分辨率和对焦范围，可采用一组多片组合的镜片实现。
为了满足红外波段的需求，应选择透过率较高的红外材料，如镓砷化镓或锗等。
2.分光镜系统：分光镜的设计主要考虑适当的折射和偏振特性，以实现对不同偏振方向红外辐射的分离。
3.偏振器：偏振器的选择取决于使用的光源类型和工作波段。
偏振片或偏振棱镜是常见的偏振器类型。
4.接收器：接收器包括红外探测器和辅助电路，如放大器等。
选择合适的红外探测器并与其他组件适配。
5.图像处理单元：图像处理单元通常包括AD转换和数字信号处理等功能，确保采集到的信号能够被适当处理并转化为成像结果。
三、系统性能要求1.分辨率：应具备足够的分辨率，能够清晰地显示目标物体上的细节。
2.灵敏度：系统应具备较高的灵敏度，以捕捉弱红外信号。
3.动态范围：系统应具备较宽的动态范围，能够在复杂环境中获得清晰的成像效果。
4.偏振度：系统应具备良好的偏振度，能够准确地提取目标物体上的偏振信息。
5.成像速度：系统应具备较高的成像速度，能够实时地获取红外偏振图像。
结论：本文设计了一个分孔径红外偏振成像仪光学系统，以满足红外偏振成像的需求。
微偏振片阵列红外成像非均匀性产生机理及其校正
微偏振片阵列红外成像非均匀性产生机理及其校正刘海峥;史泽林;冯斌【摘要】集成微偏振片阵列红外成像系统的偏振度图像对非均匀性高度敏感,不经非均匀校正的偏振度图像存在较大误差.为了校正微偏振片阵列红外成像的非均匀性,以入射光Stokes矢量形式,建立了光电转换基本过程的偏振像素模型,基于入射激励和辐射响应数据,分析了微偏振阵列与红外焦面联合作用下非均匀性产生机理.提出一种基于多次辐射测量的矩阵形式的非均匀性校正方法,该方法通过构造多组测量方程,求解偏振像元的增益矢量,由相邻四像元增益矢量组成超级像元的增益矩阵,结合Stokes矢量提取矩阵,逆向求解重构点的校正矩阵.实验数据表明:该方法比两点法降低非均匀性约5% ~20%,有效改善红外偏振度图像质量.%For an infrared imaging system integrated with a micro-polarizerarray(MPA),DoLP(de-gree of linear polarization)images are extremely sensitive to non-uniformity.Therefore,large error will occur when the non-uniformity is not calibrated.In order to calibrate the non-uniformity,a polar-ized-pixel model for optoelectronic conversion process was constructed by taking the incident light as a Stokes vector,and the non-uniformity generation mechanism under the combined effect of a micro-po-larizer array(MPA)and an infrared FPA was analyzed based on incident stimulation and radiation re-sponse data.A non-uniformitycalibration(NUC)method was presented to solve the gain vectors of each polarized pixel by constructing multiple groups of measurement equations.The method construc-ted a gain matrix of a super pixel by using gain vectors from neighboring polarized pixels and joint Stokes extractionmatrix to solve the NUC matrix inversely.The experimental results prove that the calibration method proposed reduces non-uniformity by 5 -20%,and improves the quality of DoLP images effectively.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2018(026)002【总页数】12页(P480-491)【关键词】红外偏振成像;微偏振片阵列;非均匀性校正【作者】刘海峥;史泽林;冯斌【作者单位】中国科学院沈阳自动化研究所,辽宁沈阳110016;中国科学院光电信息处理重点实验室,辽宁沈阳110016;中国科学院大学,北京100049;中国科学院沈阳自动化研究所,辽宁沈阳110016;中国科学院光电信息处理重点实验室,辽宁沈阳110016;中国科学院沈阳自动化研究所,辽宁沈阳110016;中国科学院光电信息处理重点实验室,辽宁沈阳110016【正文语种】中文【中图分类】TP394.1;TH691.91 引言红外偏振成像技术是一种新的红外成像探测技术[1-3]，将光信息的维度从强度扩展到偏振维度。
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第8卷第20期 黑龙江科学 V8 8
2017 年 10 月 HEILONGJIANGSCIENCE October 2017
分焦平面像素偏振片阵列的制备研究
于淼
(长春理工大学，长春130022)
摘要：分焦平面像素偏振片的单元大小为像素尺寸，能够集成到CMOS相机的像元表面，可以实现多方向同时偏振成像探测。利
用电子束曝光和ICP反应离子束刻蚀相结合的工艺技术制备了不同周期和特征尺寸的分焦平面像素偏振片阵列，应用扫描电子显
微镜实现了微纳线栅结构的表征。分焦平面偏振成像克服了偏振成像中不能同时成像、系统不稳定的缺陷，能够很好的适应多种
复杂的探测环境。
关键词：分焦平面;像素偏振片；电子束曝光；反应离子束刻蚀
中图分类号：TH74 文献标志码：A 文章编号# 1674 -8646(2017)20 -0038 -02
Study on fabrication of polarization pl^ne polarizing pl^te array
YUMiao
(Changchun University of Science and Technology，Changchun 130022, China
)
Abstract
+ The unit size of tlie sub-focal plane pixel polarizer is the pixel size，which can be integrated into the
pixel
surface of the CMOS camera and can realize multidirectional simultaneous polarization imaging det
plane pixel polarizer arrays with different periods and characteristic sizes were fabricated by a combination of electron
beam lithography and ICP reactive ion beam etching. The structure of the micro-nano wire gri
scanning electron microscopy. The sub-focal plane polarization imaging overcomes the defects that the imaging can not be
performed at the same time and the system is unstable in the polarization imaging， and can well adapt to various
complicated detection environments
.
Key words
： Sub-focal plane; Polarizing plate; Electron beam exposure; Reactive ion beam
etching
自然界中物质表面反射的光除了光强和光谱信息
能够被人眼识别到，偏振信息却是人眼不敏感的，这就
使得物质所携带的偏振信息不能够被人眼直接观察
到。偏振信息的探测可以被应用到遥感探测、目标识
别、天文探测及医学诊断等领域。偏振探测的方法主
要有分时法、分振幅法、分孔径法和分焦平面法[1 -4]。
分焦平面偏振探测可以通过在成像装置前对准像元贴
合分焦平面像素偏振片，实现分焦平面像素偏振片与成
像焦平面的集成，将偏振信息和光强、光谱信息结合到
一起，从而提高对目标的识别能力，适用于静态或动态
成像，可应用于可见光及红外偏振成像[5]。电子束曝光
常用的剂量是面剂量:面剂量
束流X曝光时间
中心间距X线间距
与液晶和薄膜材料偏振片相比，金属纳米光栅偏
振片的偏振特性最好。在微电子加工常用的金属材料
中，Al金属的偏振性能最好，面型以矩形金属光栅的
偏振透过率和消光比最高。为了保证贴合装配能够精
确对准，分焦平面像素偏振片阵列的单元尺寸选择成
收稿日期#2017 -08 -28
作者简介:于淼（1986 -)，女，初级实验员，硕士。
像器件的像素单元7. 4 作为阵列单元尺寸，相邻
单元之间预留1 !m来减少单元之间的串扰。
1分焦平面像素偏振片阵列的制备工艺
制备工艺采用电子束曝光、ICP反应离子束刻蚀
技术相结合，其流程如图1所示：
a
. 选用石英玻璃作为衬底，用去离子水、丙酮、
精经超声清洗后，用氮气吹干。
b. 在石英玻璃上镀150 nm金属A
1膜，表面
勻、无杂质，晶粒小。
c. 在Al金属膜表面旋涂150 nm
正性电子束
刻胶（AR-P6200)，4 000 r 转旋涂 60 s，180°C 恒温热
板烘烤90 s，冷却到室温待用。
d. 利用电子束曝光系统自带的CAD
制图软件
制栅线结构，在电子束曝光系统中进行曝光。设置电
压为30 kV，spot值为2,曝光后显影60 s，用去离子水
冲洗30 s。
e. 利用ICP反应离子束刻蚀系统（SENTEC
SI500)，使用C12和BC
13作为刻蚀气体，刻蚀掉金属
Al及A1的氧化层，刻蚀时间为80 s
，用去离子水冲洗
30 s，去除表面残留的气体。
f
. 用去胶液去掉剩余的光刻胶。
38
(e) (f)
图i制备分焦平面像素偏振片的工艺流程
Fig. 1 Preparation process of sub - focal plane pixel polarizer
)a)石英玻璃作为衬底）b*镀6金属膜）c)旋涂正性电子束光刻胶
(Q)电子束曝光（e)ICP反应离子束刻蚀）f)去除剩余的光刻胶
2分焦平面像素偏振片结构表征
利用扫描电 微 表 结构，如图"所
示。结果 合适的 ，可 结构整齐、边
晰、均匀性好的光栅结构。束流大小、中 、
效果，而充分曝
将直接 icp反应 束刻蚀的效果。
Fig. 2 Scanning electron micrograph of grating with different period and characteristic size
(a) 140 nm 周期 80 nm 线宽（b) 170 nm 周期 100 nm 线宽（c)200 nm 周期 100 nm 线宽
3结语
本文采用电子束曝光和icp反应离子束刻蚀技术
相结合，成功制备了不 期和结构 的 面
像 振片阵列结构， 面像 振片阵列可以
合到成像器件的表面，实实 振探
测，在 测、 、 测及医学诊断等领
域具有广泛的应 景。
参考文献：
-1. PERKINS. R，GRUEV. V. Signal - to - noise analysis of Stokes pa
rameters in division of focal plane polarimeters- J]. Opt Express，2010，
(18) +25815 -25824.
-2 ] TYO. J. S，GOLDSTEIN. D . L，CHENAULT. D . B，SHAW. J. A.
Review of passive imaging polarimetry for remote sensing applications
[J]. Appl Opt，2006,45(22):5453 -5469.
-3] Xiaoxiao Xu，Meenal Kulkarni，Are Nehorai and Vilctor Gruev. A Cor
relation -Based Interpolation Algorithm for Division - of - Focal -
Plane Polarization Sensors - J ]. Proc. of SPIE，2012，（ 22 ): 8364.
-4] Viktor Gruev，Rob Perkins，and Timothy York. CCD polarization ima
ging sensor with aluminum nanowire optical filters - J ]. Opt. Express，
2010，18 (18): 19087 -19094.
-5]李双， ，杨长久.同时偏振成像探测技术初探-J].大气与环
境光学学报，2010,5(3):119.
39