CN115755257A

CN115755257A - 一种宽谱编码阵列滤光片及其制备方法

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Publication number: CN115755257A
Application number: CN202211407663.6A
Authority: CN
Inventors: 杨陈楹; 温俊仁; 沈伟东; 邵宇川; 刘雨洁; 王海兰; 章岳光; 张强; 郝凌云; 高程; 朱泽宇
Original assignee: Zhejiang University ZJU; Hangzhou Institute of Advanced Studies of UCAS
Current assignee: Zhejiang University ZJU; Hangzhou Institute of Advanced Studies of UCAS
Priority date: 2022-11-10
Filing date: 2022-11-10
Publication date: 2023-03-07

Abstract

本发明公开了一种宽谱编码阵列滤光片的制备方法，包括：采用纳米压印方法一次性获得在第一维度高度不同的压印阵列结构；在得到的压印阵列结构上采用紫外光刻‑图形转移方法获得在第二维度高度不同的光刻阵列结构，最终获得高度不同的宽谱编码阵列滤光片。本发明还公开了由上述方法制备得到的宽谱编码阵列滤光片。该制备方法结合了纳米压印、紫外光刻、薄膜沉积等多种加工方法，所需紫外光刻‑图形转移次数有望大幅减少，且不随滤光区块数增多而增大。相近制备方法可推广应用于微型(成像)光谱芯片/模组、微型(成像)光谱仪等产品，有望在便携式工业检测、便携式农业检测、消费电子等领域广泛应用。

Description

一种宽谱编码阵列滤光片及其制备方法

技术领域

本发明涉及微纳光电子器件制备、光谱传感、光谱成像等领域，具体涉及一种宽谱编码阵列滤光片及其制备方法。

背景技术

光谱仪可用于测试标定光源或物体的发射/反射/透射/辐射特性，广泛应用于科学研究和工业生产领域。如今，光谱分析的应用领域正在迅速扩大，对于光谱仪较小物理尺寸、较低成本的需求也进一步增加。近年来，得益于微纳加工技术与人工智能算法的进步，计算重构型微型光谱仪应运而生。该方案利用压缩感知、深度神经网络等算法，从一组经宽谱探测器或宽谱滤光片编码的光谱响应中反演入射光谱。理论上，通过调节其结构以产生不同宽光谱响应的光学元件都可以作为编码元件，如量子点、纳米线、薄膜、液晶、光子晶体、超表面等。基于薄膜结构的阵列滤光片因其成本低、可批量生产、工艺稳定而成为微型光谱仪产业化中一条颇具竞争力的技术路线。

纳米压印技术越来越多地被应用在光学器件制备过程中，其高效快速的加工特点被寄希望广泛应用于光谱传感，光谱成像，增强现实显示等领域中。不同于传统的紫外光刻技术，纳米压印只需通过一次操作即可完成同一大尺寸基板上不同高度以及不同周期的任意图形结构。基于这个特殊性能，宽谱阵列滤光片各个区块所需的不同厚度介质层可以通过纳米压印的方法快速得到，从而大幅简化宽谱滤光片的阵列化工艺流程，降低阵列化过程的成本。

基于压缩感知的基本原理，滤光区块的宽带光谱响应非相关度与其对待测光谱的编码效率、光谱重构精度正相关。但通过单次纳米压印所得的介质层厚度变化范围较小，难以获得非相关度较高的光谱响应。并且纳米压印技术对所获介质层厚度控制精度较低。

文献(CN 114910166 A)采用电子束蒸发分别加工各滤光区块，然后采用拼接、微纳加工等方案组合得到多峰谷宽带滤光片阵列；采用该方法进行制作时，需要进行多次电子束蒸发，次数与滤光区块数量相一致，效率较低；且单个滤光区块尺寸为毫米量级，难以实现光谱仪尺寸的进一步微型化。

文献(CN109932058A)采用多次二元光刻分离加工金属/介质/金属结构法布里-珀罗腔滤光片阵列，通过调节腔程，获得不同中心波长的单窄峰透过，无法构造宽带多峰谷光谱从而影响了光谱的有效编码。另外，该方法所需二元光刻分离次数与滤光区块数成正相关，导致加工效率相对较低。

发明内容

本发明提供了一种宽谱编码阵列滤光片及其制备方法，该方法利用纳米压印、紫外光刻等微纳加工技术与薄膜沉积技术，可制备介质层厚度变化范围显著增大的宽谱编码阵列滤光片。所制备的阵列滤光片单个区块尺寸为微米级，可大幅减小光谱芯片、光谱模组、光谱仪的物理尺寸，实现相关产品批量化生产。

本发明所制备的阵列滤光片克服了仅依靠纳米压印技术获得的阵列滤光片间隔层厚度变化范围较小、各区块光谱响应非相关度较低的不足，增强了对待测光谱的编码能力，进而提高光谱重构精度。

本发明所制备的阵列滤光片克服了仅依靠紫外光刻技术制备阵列滤光片时所需的紫外光刻次数与滤光区块数成正相关的不足，简化阵列滤光片加工流程，降低制备成本。

本发明将纳米压印与紫外光刻-图形转移相结合的方法可以制备厚度变化范围较大的介质层阵列，进而获得非相关性强的光谱响应，实现对待测光谱的高效编码。

本发明提供如下技术方案：

一种宽谱编码阵列滤光片的制备方法，包括：采用纳米压印方法一次性获得在第一维度高度不同的压印阵列结构；在得到的压印阵列结构上采用紫外光刻-图形转移方法获得在第二维度高度不同的光刻阵列结构，最终获得由多个高度不同的滤光区块组成的宽谱编码阵列滤光片；所述滤光区块沿两个维度(第一维度和第二维度)阵列布置。

采用上述方法得到的所述编码阵列滤光片由阵列化布置的多个滤光区块组成。每个滤光区块结构不同，光谱响应各不相同，但均为覆盖探测全波段的宽谱响应。

当然，可以对上述结构进一步完善，比如在上述结构单侧或两侧增加单层或多层薄膜。作为优选，一种宽谱编码阵列滤光片的制备方法，包括：利用薄膜沉积方法在基板上沉积底层单层或多层薄膜；采用纳米压印方法在底层单层或多层薄膜表面一次性获得在第一维度高度不同的压印阵列结构；在得到的压印阵列结构上采用紫外光刻-图形转移方法获得在第二维度高度不同的光刻阵列结构；最后利用薄膜沉积方法在光刻阵列结构上沉积顶层单层或多层薄膜，得到所述宽谱编码阵列滤光片。

作为优选，所述第一维度和第二维度为方向垂直的两个维度。转化为高度数据来表示时，可以转化第一维度和第二维度为行或者列。

作为优选，在所述第一维度或第二维度上，高度依次增加或降低。作为进一步优选，在所述第一维度或第二维度上相邻两个区块高度差相等。

本发明在制备前，可以根据编码阵列滤光片中滤光区块的高度分布，确定第一维度和第二维度的高度差；进而确定纳米压印和紫外光刻-图形转移方法的工艺参数。所述的第一维度和第二维度，一般是相互垂直的两个维度。比如设计时，所述阵列滤光片可以采用滤光区块xy方向布置的阵列结构，在第一维度(比如x方向)高度逐层增加；在第二维度(比如y方向)高度也逐层增加，且最终得到的阵列结构中所有结构高度均不同。利用第一维度的高度差，确定纳米压印工艺中模板的结构，利用第二维度的高度差，确定紫外光刻-图形转移工艺中薄膜沉积的厚度等。

进一步，一种宽谱编码阵列滤光片的制备方法，包括：

S3：采用薄膜沉积方法在洁净基板沉积底层单层或多层薄膜；

S4：采用纳米压印方法在S3所述结构上一次性获得高度不同的压印阵列结构；

S5：采用紫外光刻方法在S4所述结构上获得图形化的光刻胶；

S6：采用物理气相沉积技术在S5所述结构上沉积薄膜；

S7：使用有机溶剂(丙酮、去胶剂等溶液)剥离阵列结构上的光刻胶与光刻胶上方的薄膜；

S8：在S7所得结构上重复S5-S7，重复次数无需与阵列滤光片区块数成正相关。

S9：采用薄膜沉积技术在在S8所述结构上沉积顶层单层或多层薄膜。

进一步，在S3步骤前：

S1：确定阵列滤光片所需划分的滤光区块个数；根据工作波长范围选择滤光区块的基板材料和膜层材料；

S2：使用乙醇、丙酮等擦拭、清洗基板。

在本发明中，所述探测全波段为紫外-可见-红外波段，根据需要选择具体波段。

所述若干个是指大于或等于2个。

所述基板材料为透明基板材料，紫外-可见-近红外波段选自玻璃或塑料，优选的，所述的基板为K9玻璃或PET塑料；中远红外波段选自硅、锗、硫化锌、硒化锌以及氟化钙等氟化物。

所述压印胶可选用热压印胶，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)等，也可选用紫外压印胶、步进压印胶、滚动式压印胶等。

所述多层薄膜选用工作波段内透明材料或低吸收材料。优选的，选择高/低折射率堆叠的多层全介质膜或金属-介质结构膜堆。

所述多层全介质膜中高折射率层材料中紫外-可见-近红外波段选自二氧化钛、二氧化铪、五氧化二钽、氮化硅或硫化锌中的一种或至少两种的组合，所述的高折射率层材料中远红外波段选自硅、锗、硫化锌、硒化锌中的一种或至少两种的组合；所述的低折射率层材料中紫外-可见-近红外波段选自二氧化硅、三氧化二铝或金属氟化物中的一种或至少两种的组合，所述低折射率层材料中远红外波段选自硫化锌、硒化锌或金属氟化物的一种或至少两种的组合。其中，所述金属氟化物可以为氟化镁。

优选的，所述多层全介质膜的层数为1-50。进一步优选为3-20层，更进一步优选为3-10层。

优选的，所述多层全介质膜单层厚度为5-3000nm，各层厚度可以相同或不同。

优选的，所述金属-介质结构膜堆自下而上为金属/介质/金属宽带滤光膜系。

所述金属/介质/金属宽带滤光膜系中的金属层材料选自金、银、铝或铜中的一种或至少两种组成的合金；所述介质层材料紫外-可见-近红外波段选自二氧化硅、三氧化二铝、金属氟化物、二氧化钛、二氧化铪、五氧化二钽、氮化硅或硫化锌中的一种或至少两种的组合，所述介质层材料中红外波段选自硅、锗、硫化锌、硒化锌或金属氟化物中的一种或至少两种的组合。其中，所述金属氟化物可以为氟化镁。

优选的，所述金属/介质/金属宽带滤光膜系中金属层厚度为6nm-70nm、介质层厚度为15nm-10μm。其中，金属层厚度可以相同或不同。

上述膜层的具体结构，均可以采用现有的仿真或计算机算法优化得到。

所述宽谱编码阵列滤光片中每个滤光区块由若干(一组或多组)高低折射率膜层交替堆叠而成，其中某一膜层(比如某一低折射率层)采用所述纳米压印方法制得所述的压印阵列结构，其上层相邻的膜层采用所述紫外光刻-图形转移方法获得所述光刻阵列结构。

作为优选，制作前，将目标阵列滤光片的各滤光区块按照高度分布阵列布置，且满足在行或列方向上，高度依次增加或减小，根据两个方向上的高度分布，确定所述纳米压印方法中的模板结构以及紫外光刻-图形转移方法中的镀膜厚度。

作为优选，第一维度(或者行)上相邻两个区块的高度差为10～40nm，第二维度(或者列)上相邻两个区块的高度差为100～500nm。

所述滤光膜阵列采用纳米压印、紫外光刻-图形转移、薄膜沉积等多种加工方法进行制备。

所述纳米压印包含热压印、紫外压印、微接触印刷等方法。优选的，采用热压印的方法。

所述薄膜沉积包含电子束蒸发、离子束溅射、磁控溅射等物理气相沉积方法，也可采用表面等离子体化学气相沉积、低压化学气相沉积等化学气相沉积方法，还可以采用离子镀、电镀、电弧镀等方法。优选的，采用电子束蒸发的方法。

所述滤光膜阵列中，各区块厚度不同的膜层采用纳米压印、紫外光刻-图形转移的方法共同制备。优选的，采用纳米压印、紫外光刻-沉积法图形转移的方法，紫外光刻-沉积法图形转移包含紫外光刻、薄膜沉积、溶液剥离等步骤。

一种宽谱编码阵列滤光片，包括基板和所述基板上的滤光膜系。所述宽谱编码阵列滤光片上含有若干个结构不同的区块，通过纳米压印、紫外光刻-图形转移、薄膜沉积相结合的方法实现各区块不同的光谱响应(常包含不同的峰谷个数)。但所述光谱响应均为覆盖探测全波段的宽谱响应。

本发明还提供了一种宽谱编码阵列滤光片，由上述任一项技术方案所述的制备方法制备得到。

本发明将纳米压印与紫外光刻-图形转移相结合的方法一方面可以制备厚度范围较大的介质层，进而获得非相关性强的光谱响应，实现对待测光谱的高效编码。另一方面，纳米压印与薄膜沉积相结合，可以弥补纳米压印对介质层厚度控制精度较低的不足，以提高所获介质层厚度梯度的精度。

本发明的一种宽谱编码阵列滤光片及其制备方法，与其他用于微型光谱传感的阵列滤光片及其制备方法相比，具有以下优势：

(1)采用纳米压印、紫外光刻-图形转移等微纳加工方式，进一步减小光谱仪的物理尺寸，可至微米以及亚微米量级。

(2)采用纳米压印、紫外光刻-图形转移等微纳加工方式，相比于单次纳米压印制备的阵列滤光片，增大间隔层厚度，提高了阵列滤光片结构与各区块光谱响应复杂度，提高光谱编码效率。此外，将纳米压印与薄膜沉积相结合，可以弥补纳米压印对间隔层厚度控制精度较低的不足，以提高所获间隔层厚度梯度的精度。

(3)采用纳米压印、紫外光刻-图形转移等微纳加工方式，相比于使用多次二元光刻分离的方法(公开号为CN109932058A的中国专利文献)，紫外光刻-图形转移次数无需因阵列滤光片区块数增大而改变，简化阵列滤光片的加工流程，降低加工成本；

(4)采用宽带滤光片作为滤光区块，相比使用窄带滤光片，增大了滤光区块的编码能力，使滤光区块数远小于光谱通道数，简化阵列滤光片加工流程。

(5)采用薄膜结构的滤光区块，相比基于量子点、纳米线、超表面等结构，降低加工难度与成本，提高工艺稳定性。

(6)采用薄膜结构的滤光区块，具有较好的角度不敏感性，减小实际使用时的误差对光谱重构结果的影响。

本发明是一种全新的，微型化的，可集成的宽谱编码阵列滤光片，相近制备方法可推广应用于微型(成像)光谱芯片、微型(成像)光谱模组、微型(成像)光谱仪等产品，有望广泛应用于便携式工业检测、便携式农业检测、消费电子等领域广泛应用。

附图说明

图1为本发明提供的宽谱编码阵列滤光片批量生产示意图；

图2为宽谱编码阵列滤光片优选制备方法关键步骤Ⅰ纳米压印示意图；

图3为宽谱编码阵列滤光片优选制备方法关键步骤Ⅱ紫外光刻-沉积法图形转移示意图；

图4为宽谱编码阵列滤光片优选制备方法中纳米压印、紫外光刻模板及所得滤光区块示意图；

图5为优选制备方法所得宽谱编码阵列滤光片结构示意图；

图6为实施例中宽谱编码阵列滤光片单区块结构示意图；

图7为实施例中宽谱编码阵列滤光片部分区块光谱响应。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

如图1所示，为本发明提供的宽谱编码阵列滤光片可大批量生产示意图，即通过单次制备流程(包含纳米压印、紫外光刻、薄膜沉积等)，可在基板101上可一次性制备若干阵列滤光片102，其中每个阵列滤光片102由若干个结构参数不同的滤光区块103组成。作为示意，此处64个结构参数不同的滤光区块组成4×16的矩形阵列滤光片，但滤光区块不限于64个。滤光区块具体数量、膜层结构、材料等均可采用现有的方法确定，比如可以采用申请人前期申请的专利文献(CN114910166A)，也可以采用其他方法确定(CN109932058A)，本发明重点在于如何实现上述阵列滤光片的高效高精度制造。

宽谱编码阵列滤光片优选制备方法薄膜沉积及关键步骤Ⅰ纳米压印示意图如图2所示，其中(a)为基板的清洗，包括但不限于使用乙醇、丙酮等溶液对基板进行擦拭清洗；(b)为在洁净基板上按照参数需求沉积底层单层或多层薄膜，可使用的技术包括但不限于电子束蒸发、离子束溅射、磁控溅射等物理气相沉积方法，表面等离子体化学气相沉积、低压化学气相沉积等化学气相沉积方法，以及离子镀、电镀、电弧镀等方法；(c)-(e)为纳米压印流程：(c)为压印胶的旋涂，通过控制旋涂的时间、转速、加速度等参数，对压印胶的厚度进行控制；(d)为压印与固化，包含将具有图形的模板以一定的压力压在压印胶上、通过紫外线光照或加热的方法固化压印胶；(e)为脱模。利用步骤I获得在x方向(第一维度，可定义为行方向)高度逐渐增加的膜结构，在某一特定高度，其对应的列所包含的区块高度相等，如果图2中(e)所示((e)为当前膜结构的侧视图，对应的俯视图可以参考图4中(b))。

宽谱编码阵列滤光片优选制备方法关键步骤Ⅱ紫外光刻-沉积法图形转移示意图如图3所示，(a)-(d)为单次沉积法图形转移流程：(a)为在图2所得结构上进行光刻胶的旋涂，通过控制旋涂的时间、转速、加速度等参数，对光刻胶的厚度进行控制；(b)为光刻胶的图形化，包含前烘、对准、曝光、显影、后烘等步骤；(c)为薄膜的沉积，可使用的技术包括但不限于电子束蒸发、离子束溅射、磁控溅射等物理气相沉积方法，表面等离子体化学气相沉积、低压化学气相沉积等化学气相沉积方法，以及离子镀、电镀、电弧镀等方法；(d)为(b)所得图形化光刻胶以及其上方(c)所得薄膜的剥离，包括但不限于使用丙酮、去胶剂等有机溶液。(e)-(h)、(i)-(l)流程与(a)-(d)相同，包含光刻胶的旋涂、光刻胶的图形化、薄膜的沉积和光刻胶的剥离。但所用光刻模板不同，以实现按一定规律调整不同滤光区块的第二方向膜层厚度。作为示意，含64区块(4×16)的宽谱编码滤光片共使用三次紫外光刻-图形转移，但是紫外光刻-图形转移次数不限于三次。如果单纯采用二元光刻分离的方法(公开号为CN109932058A的中国专利文献)制备含64个结构不相同区块的阵列滤光片，至少需要六次二元光刻分离。采用本发明的方法可以降低工作量，大批量生产时，可以大幅度提高制作效率、提高成品率和降低制作成本。

宽谱编码阵列滤光片优选制备方法中纳米压印、紫外光刻模板及所得滤光区块示意图如图4所示。其中，(a)为纳米压印模板，共16个区域；(b)为纳米压印所得16个区块；(a)和(b)由步骤I完成；(c)为紫外光刻模板A，共2个区域，明暗区域面积比为1:3，其中明区对应的部分没有被固化后的光刻胶遮挡；(d)为第一次沉积法图形转移后所得32个区块，其中1～16对应的区块为原始纳米压印所得矩形区块，17～32为沉积一层膜层的矩形区块；(e)为紫外光刻模板B，共2个区域，明暗区域面积比为1:1；(f)为第二次沉积法图形转移后所得48个区块，此时1～16对应的区块为原始纳米压印所得高度，17～32为沉积一层膜层的矩形区块，33～48为沉积两层膜层的矩形区块；(g)为紫外光刻模板C，共2个区域，明暗区域面积比为3:1；(h)为第三次沉积法图形转移后所得64个区块，此时1～16对应的区块为原始纳米压印所得矩形区块，17～32为沉积一层膜层的矩形区块，33～48为沉积两层膜层的矩形区块，49～64为沉积三层膜层的矩形区块。最终得到的矩形区块1～64对应阵列滤光片的64个滤光区块。

具体流程如下：在已镀指定膜系的基板上，使用纳米压印模板进行压印，得到16个区块，分别为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15和16，如图4(b)所示；在压印所得结构上，使用紫外光刻模板A进行第一次紫外光刻，并沉积指定厚度薄膜，剥离后得到32个区块，分别为1、2、3、......、30、31和32，如图4(d)所示；在第一次紫外光刻-图形转移所得结构上，使用紫外光刻模板B进行第二次紫外光刻，并沉积指定厚度薄膜，剥离后得到48个区块，分别为1、2、3、......、46、47和48，如图4(f)所示；在第二次紫外光刻-图形转移所得结构上，使用紫外光刻模板C进行第三次紫外光刻，并沉积指定厚度薄膜，剥离后得到64个区块，分别为1、2、3、......、62、63和64，如图4(h)所示。作为示意，此处共使用含16个区域的纳米压印模板，但是所用的压印模板图形不限于此。作为示意，此处共使用3块透光区域不同的光刻掩膜，但是所用的光刻掩模图形不限于此，光刻掩膜数量不限于此。

优选制备方法所得宽谱编码阵列滤光片结构示意图如图5所示。其中，图5(a)为图4制备得到的1、2、3、......、14、15、16所构成的矩形区块，图5(b)为图4制备得到的17、18、19、......、30、31、32所构成的矩形区块，图5(c)为图4制备得到的33、34、35、......、46、47、48所构成的矩形区块，图5(d)为图4制备得到的49、50、51、......、62、63、64所构成的矩形区块。

实施例中宽谱编码阵列滤光片单区块结构示意图如图6所示，61为电子束蒸发所得顶层膜系，62为紫外光刻-图形转移法所得膜系，63为热纳米压印所得压印胶，64为电子束蒸发所得底层膜系，65为基板。作为示意，此处滤光区块依次使用电子束蒸发、热纳米压印、紫外光刻-图形转移、电子束蒸发进行制备，但制备流程不限于此。

实施例1中宽谱编码阵列滤光片部分区块光谱响应如图7所示。不同滤光区块因其结构不同，具有不同宽带光谱响应。

实施例1

本实施例提供的微型光谱仪的探测全波段为400nm-700nm。

宽谱编码阵列滤光片上设置64个滤光区块，基板选用JGS1玻璃，膜系选用Sub(基板)/TiO₂/SiO₂/PMMA/TiO₂/SiO₂/TiO₂/Air的宽带滤光膜系，压印胶折射率为1.55。各膜层结构参数如表1所示。

表1宽谱编码阵列滤光片的结构参数

膜层数	膜层材料	物理厚度/nm
			1	TiO<sub>2</sub>	59.74
2	SiO<sub>2</sub>	94.50
			3	PMMA	20-320
4	TiO<sub>2</sub>	320/640/960
			5	SiO<sub>2</sub>	94.50
6	TiO<sub>2</sub>	59.74

即各滤光区块第3层(PMMA，采用热纳米压印加工)与第4层(高折射率材料TiO₂，采用紫外光刻-沉积法图形转移加工)的物理厚度是不同的，其他各层的膜层材料与物理厚度均相同。各滤光区块第3、4层厚度如表2所示。

表2滤光区块第3层与第4层薄膜物理厚度

宽谱编码阵列滤光片的制备过程为：

(1)使用乙醇、丙酮等擦拭、清洗基板；

(2)薄膜沉积：使用电子束蒸发在洁净基板上沉积59.74nm TiO₂及94.50nm SiO₂；

(3)热纳米压印：在(2)所得结构上使用图4(a)压印模板获得膜系不同的16个区块，各区块厚度为20nm、40nm、60nm、......、280nm、300nm、320nm；

(4)第一次紫外光刻-沉积法图形转移：在(3)所得结构上使用图4(c)紫外光刻模板A获得结构不同的32个区块；

(5)薄膜沉积：使用电子束蒸发在(4)所得结构上沉积厚度为320nm TiO₂；

(6)使用丙酮剥离(5)所得结构上的光刻胶与光刻胶上方的TiO₂薄膜；

(7)第二次紫外光刻-沉积法图形转移：在(6)所得结构上使用图4(e)紫外光刻模板B获得结构不同的48个区块；

(8)薄膜沉积：使用电子束蒸发在(7)所得结构上沉积厚度为320nm TiO₂；

(9)使用丙酮剥离(8)所得结构上的光刻胶与光刻胶上方的TiO₂薄膜；

(10)第三次紫外光刻-沉积法图形转移：在(9)所得结构上使用图4(g)紫外光刻模板C获得结构不同的64个区块；

(11)薄膜沉积：使用电子束蒸发在(10)所得结构上沉积厚度为320nm TiO₂；

(12)使用丙酮剥离(11)所得结构上的光刻胶与光刻胶上方的TiO₂薄膜；

(13)薄膜沉积：使用电子束蒸发在在(12)所得结构上沉积94.50nm SiO₂和59.74nm TiO₂膜层。

上述宽谱编码阵列滤光片膜系层数可拓展至6层以上，以增大光谱响应复杂程度，提高编码能力。

上述宽谱编码阵列滤光片区块数量可扩展至64以上，以提高光谱重构精度。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种宽谱编码阵列滤光片的制备方法，其特征在于，包括：采用纳米压印方法一次性获得在第一维度高度不同的压印阵列结构；在得到的压印阵列结构上采用紫外光刻-图形转移方法获得在第二维度高度不同的光刻阵列结构，最终获得由多个高度不同的滤光区块组成的宽谱编码阵列滤光片，所述滤光区块沿两个维度阵列布置。

2.根据权利要求1所述的宽谱编码阵列滤光片的制备方法，其特征在于，包括：利用薄膜沉积方法在基板上沉积底层单层或多层薄膜；采用纳米压印方法在底层单层或多层薄膜表面一次性获得在第一维度高度不同的压印阵列结构；在得到的压印阵列结构上采用紫外光刻-图形转移方法获得在第二维度高度不同的光刻阵列结构；最后利用薄膜沉积方法在光刻阵列结构上沉积顶层单层或多层薄膜，得到所述宽谱编码阵列滤光片。

3.根据权利要求1所述的宽谱编码阵列滤光片的制备方法，其特征在于，所述第一维度和第二维度为方向垂直的两个维度。

4.根据权利要求1所述的宽谱编码阵列滤光片的制备方法，其特征在于，在所述第一维度或第二维度上，高度依次增加或降低，且相邻高度差相等。

5.根据权利要求1所述的宽谱编码阵列滤光片的制备方法，其特征在于，包括：

S3：采用薄膜沉积方法在基板沉积底层单层或多层薄膜；

S5：采用紫外光刻方法在S4所述结构上获得图形化的光刻胶；

S6：采用薄膜沉积方法在S5所述结构上沉积薄膜；

S7：使用有机溶液剥离阵列结构上的光刻胶与光刻胶上方的薄膜；

S8：在S7所得结构上重复S5-S7，获得光刻阵列结构；

S9：采用薄膜沉积方法在S8所述结构上沉积顶层单层或多层薄膜，得到宽谱编码阵列滤光片。

6.根据权利要求1所述的宽谱编码阵列滤光片的制备方法，其特征在于，所述宽谱编码阵列滤光片包括一组或多组高低折射率膜层交替堆叠而成，其中某一膜层采用所述纳米压印方法制得所述的压印阵列结构，其上层相邻的膜层采用所述紫外光刻-图形转移方法获得所述光刻阵列结构。

7.根据权利要求3或4所述的宽谱编码阵列滤光片的制备方法，其特征在于，第一维度上相邻两个区块的高度差为10～40纳米，第二维度上相邻两个区块的高度差100～500纳米。

8.一种宽谱编码阵列滤光片，由权利要求1～7任一项所述的制备方法制备得到。