从灰度到彩色：定制多光谱滤光片阵列的单步制备
应用物理
2020-06-05 v1 仪器与探测器
光学
摘要
传统相机（如智能手机中的相机）捕获宽波段红、绿、蓝（RGB）光谱分量，以复制人类视觉。多光谱成像（MSI）捕获超出我们视觉的空间和光谱信息，但通常需要笨重的光学组件且价格昂贵。快照式多光谱图像传感器已被提出作为众多 MSI 应用（从诊断医学成像到遥感）的关键使能技术。为实现低成本和紧凑设计，基于薄膜光学组件的空间变化多光谱滤光片阵列（MSFA）被沉积在图像传感器之上。传统 MSFA 通过多层堆叠或颜料实现光谱滤波，需要：复杂的材料混合；每个附加波长所需的额外光刻步骤；以及为实现高透射效率所需的大厚度。相比之下，我们在此首次展示了一种单步灰度光刻工艺，其基于空间变化金属-绝缘体-金属（MIM）腔的 Fabry-Perot（法布里-珀罗）共振实现定制 MSFA 的制备，其中曝光剂量控制绝缘体（腔）厚度。我们展示了可定制且可扩展至 N 个波长带的 MSFA，覆盖可见与近红外，具有高透射效率（~75%）和窄线宽（~50 nm）。利用该技术，我们使用适配于单色 CMOS 图像传感器的定制 MIM-MSFA 实现了多个光谱可区分目标的多光谱成像。我们独特的框架通过降低这些复杂光学器件的制备复杂性与成本，同时提高可定制性，为传统 MSFA 制造提供了有吸引力的替代方案。
引用
@article{arxiv.1901.10949,
title = {Grayscale-to-color: Single-step fabrication of bespoke multispectral filter arrays},
author = {Calum Williams and George S. D. Gordon and Sophia Gruber and Timothy D. Wilkinson and Sarah E. Bohndiek},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.10949},
year = {2020}
}
备注
Main manuscript: 19 pages, 5 figures; Supplementary: 43 pages 19 figures