CN219936132U

CN219936132U - 微偏振阵列、分焦面偏振探测器和衬底

Info

Publication number: CN219936132U
Application number: CN202222556066.1U
Authority: CN
Inventors: 聂安然; 裘桢炜
Original assignee: Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Current assignee: Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority date: 2022-09-27
Filing date: 2022-09-27
Publication date: 2023-10-31
Anticipated expiration: 2032-09-27

Abstract

本实用新型提供一种能够减小光学串扰来提高消光比的微偏振阵列、分焦面偏振探测器和衬底。微偏振阵列包括位于光入射侧的微偏振阵列本体和位于光出射侧的衬底，微偏振阵列本体包括在x和y方向上二维排列的多个光栅单元，衬底在基材中设置有由多个分别在x、y方向上排列的反射片构成的反射片网格，反射片网格划分出的各区域的位置和大小与各光栅单元对应。于是，能够利用金属的高反射率、低趋肤深度特性，将通过各光栅单元的光严格限制在衬底的对应区域中传播，从而有效地消除因衍射带来的光学串扰，提高消光比。此外，该衬底不仅适用于微偏振阵列，也适用于其他分焦面阵列光学器件。

Description

微偏振阵列、分焦面偏振探测器和衬底

技术领域

本实用新型涉及偏振探测技术，具体涉及一种应用于分焦面偏振探测器中的能够提高消光比的微偏振阵列、该分焦面偏振探测器和能够应用于微偏振阵列的衬底。

背景技术

作为获取光的偏振信息的技术，目前已知一种分焦面(DoFP)偏振探测技术。其中将偏振片制备成探测器像元大小，按照一定规律排布为微偏振阵列配置在光学系统的后焦平面上，即，由微偏振阵列的各个单元偏振片将焦平面“分割”。而且，微偏振阵列被集成到探测器表面，这种集成了微偏振阵列的探测器也被称为分焦面偏振探测器。

分焦面偏振探测技术与搭载偏振转轮的分时偏振探测相比，具有体积小、可实时拍摄、偏振精度高等优点；与具有多个探测器的分振幅偏振探测相比，具有结构简单、功耗低、探测器信噪比高等优点。因此，这种偏振探测形式一经提出便得到了科研界和工程领域的广泛关注，同时在偏振导航、生物医学成像、图像去雾和材料应力检测等领域得到了广泛的应用。

然而，虽然分焦面偏振探测有许多优点，且已经拥有商用的探测器和仪器，但目前人们主要使用的偏振探测手段依旧是分时和分振幅偏振探测。其根本原因在于偏振片的消光比，即横电波与横磁波透过偏振片透射率的比值。

高精度的偏振探测需要对系统进行偏振定标，当选择高消光比的偏振片作为系统的偏振元件时，可以忽略偏振器件对偏振精度的影响。传统的基于布儒斯特角的偏振片，其消光比可超过10000，但这种偏振片很难做到像元量级并制备成微偏振阵列。因此微偏振阵列往往选择基于超表面结构的亚波长金属光栅阵列。而目前大量文献记述的分焦面偏振探测器的消光比不超过100，仅Sony制造的分焦面偏振CMOS(IMX250MZR/IMX250MYR)的消光比在可见光的一段波长范围内超过400。但这依旧不能满足一些高偏振精度探测领域，如大气遥感的需求。

为了提升分焦面偏振探测器的消光比，科研人员做了大量的工作。主要从改变光栅材料、减小光栅周期、提升光栅高宽比和改变光栅结构等几个方面进行了研究。虽然大面积的光栅偏振片的消光比得到了提升，但相同参数的小面积的微偏振阵列的消光比依然不超过100。

这种现象的原因是微偏振阵列的光学串扰和探测器的电子学串扰。光学串扰是由衍射效应引起的。具体而言，微偏振阵列的每个光栅单元与像元尺寸一一对应，一般为几微米到几十微米。这个尺寸会使衍射效应变得非常明显。当一束偏振光入射到微偏振阵列的表面时，由于各像元上方的光栅单元的透射偏振按规律分布而不同，一部分像元上方的光栅表现出高透射，一部分表现出低透射。由于衍射效应的存在，通过高透射区域的光栅的光会逐渐扩散成大于像元尺寸的光斑，使得低透射区光栅下方对应的像元接受到旁边像元的能量，从而导致消光比下降。此外，一般的微偏振阵列的厚度为几百个纳米，而其长宽却是毫米甚至厘米量级。这样过大的长宽与厚度之比使得微偏振阵列不具备自支撑的能力，需要根据工作波段而制备在相应的厚衬底上面。而越厚的衬底会导致光斑扩散的面积越大，从而增大了光学串扰导致消光比进一步下降。这就是为什么虽然优化了光栅参数，但却不能提升分焦面偏振探测器消光比的原因。

此外，探测器的电子学串扰主要由探测器的结构设计和加工工艺所决定。这一部分虽然很难消除，但如果没有光学串扰，则可通过校正的方法减小电子学串扰对消光比的影响。所以减小、消除微偏振阵列的光学串扰是提升分焦面偏振探测器消光比最有效的方法。

实用新型内容

如上所述，现有的分焦面偏振探测器由于微偏振阵列的光学串扰和探测器的电子学串扰，存在消光比低的问题。

本实用新型的目的在于，提供一种能够消除因衍射带来的光学串扰从而提高消光比的微偏振阵列，进而能够提供一种应用了该微偏振阵列的提高了消光比的分焦面偏振探测器，和能够应用于微偏振阵列以及其他分焦面阵列光学器件中的衬底。

具体而言，本实用新型的微偏振阵列在衬底中设置了由金属片构成的金属网格(反射片网格)，利用金属的高反射率、低趋肤深度特性，将通过微偏振阵列的光严格限制在固定区域，从而有效地消除了因衍射带来的光学串扰，提高了消光比。此外，不仅能够抑制正入射光带来的光学串扰，同时也能够消除斜入射光带来的偏振误差。

更具体而言，本实用新型提供一种微偏振阵列，包括位于光入射侧的微偏振阵列本体和位于光出射侧的衬底，其中，所述微偏振阵列本体包括多个光栅单元，多个所述光栅单元在第一方向和与所述第一方向正交的第二方向上二维排列，各所述光栅单元按照各自的透射偏振方向按一定规律排布的方式配置，所述衬底包括基材和设置在基材中的由多个第一反射片和多个第二反射片构成的反射片网格，各所述第一反射片在所述第一方向以及与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向上延伸，以所述第二方向为厚度方向且在所述第二方向上排列，各所述第二反射片在所述第二方向和所述第三方向上延伸，以所述第一方向为厚度方向且在所述第一方向上排列，在沿所述第三方向观察的情况下，所述衬底中由多个所述第一反射片和多个所述第二反射片划分出的各区域的位置和大小与各所述光栅单元对应。

并且，各所述光栅单元是包括多个等间距排列的金属线栅偏振片，各所述光栅单元中的所述金属线的延伸方向包括0°、45°、90°和135°。

或者，在所述衬底中，所述反射片网格在所述第三方向上贯穿所述基材，并且所述反射片网格和所述基材在所述第三方向上的长度相等。

或者，所述基材使所述微偏振阵列的工作波段的光透射，所述反射片使所述微偏振阵列的工作波段的光反射。

或者，所述微偏振阵列被应用于分焦面偏振探测器中，在沿所述第三方向观察的情况下，由多个所述第一反射片和多个所述第二反射片划分出的各区域的位置和大小、各所述光栅单元的位置和大小以及所述分焦面偏振探测器中的光电探测器的各个像元的位置和大小彼此对应。

或者，在沿所述第三方向投影的情况下，各所述第一反射片和各所述第二反射片的投影区域被填满在各所述光栅单元的投影区域的间隙中。

或者，各所述第一反射片和所述第二反射片是与所述金属线相同材料的金属片。

本实用新型还提供一种分焦面偏振探测器，其被设置在光学系统的焦平面上，包括位于光入射侧的所述微偏振阵列和位于所述微偏振阵列的光出射侧的光电探测器，所述微偏振阵列被集成于所述光电探测器，在沿所述第三方向观察的情况下，所述微偏振阵列的所述衬底中由多个所述第一反射片和多个所述第二反射片划分出的各区域的位置和大小、各所述光栅单元的位置和大小以及所述光电探测器的各个像元的位置和大小彼此对应。

本实用新型还提供一种衬底，其被应用于分焦面阵列光学器件中，所述分焦面阵列光学器件用于配置在光学系统的焦平面上，具有对焦平面进行分割的多个光学元件，所述多个光学元件在第一方向和与所述第一方向正交的第二方向上二维排列，所述衬底包括基材和设置在基材中的由多个第一反射片和多个第二反射片构成的反射片网格，各所述第一反射片在所述第一方向以及与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向上延伸，以所述第二方向为厚度方向且在所述第二方向上排列，各所述第二反射片在所述第二方向和所述第三方向上延伸，以所述第一方向为厚度方向且在所述第一方向上排列，在沿所述第三方向观察的情况下，所述衬底中由多个所述第一反射片和多个所述第二反射片划分出的各区域的位置和大小与各所述光学元件对应。

并且，各所述第一反射片和所述第二反射片是金属片。

或者，所述分焦面阵列光学器件是分焦面超表面器件或光谱器件，所述光学元件是超表面元件或滤波元件。

实用新型效果

于是，本实用新型通过采用带金属网格的衬底的设计，能够消除因衍射效应引起光学串扰而导致的消光比下降。与传统的微偏振阵列相比，即使采用相同参数的微偏振阵列，在使用了带金属网格的衬底后，消光比可提升至少一个数量级，从而能够以简单的结构来有效地提升偏振精度和偏振分辨率。而且，该带金属网格的衬底对各种像元尺寸和各种像元间距的图像传感器均没有限制，使用者可根据实际需求而灵活设计。

并且，带金属网格的衬底不仅适用于微偏振阵列，也能够适用于其他分焦面阵列光学器件例如分焦面超表面器件和光谱器件，同样地用于提升消光比和分辨率。

附图说明

图1是本实用新型的带有金属网格衬底的微偏振阵列的结构示意图。

图2是微偏振阵列的局部放大截面图。

图3是本实用新型的微偏振阵列的XoY截面的仿真模场图。

图4是传统结构微偏振阵列的XoY截面的仿真模场图。

图5是本实用新型的微偏振阵列的XoZ截面的仿真模场图。

图6是传统结构微偏振阵列的XoZ截面的仿真模场图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细描述。

为便于说明，下述说明中使用了“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“正交”等表示方位、位置关系的用语，但其仅限定例如附图所示的特定姿态下的各部件之间的相对位置关系，如果该特定姿态发生改变，该表示方位的用语也当然相应改变。

在本实用新型的说明中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的说明；“以上”、“以下”、“以内”等应当理解为包括本数。

附图所示的内容均为示意，并不代表产品的实际结构，为了便于说明和理解，各部件的比例并不一定与实际产品一致。

图1是本实用新型的带有金属网格衬底的微偏振阵列100的结构示意图，其表示了微偏振阵列100的立体示意图。图2表示了图1中A处的局部放大截面图。

如图1所示，微偏振阵列100具有层叠结构，以光入射侧为上侧，包括上层的基于亚波长金属光栅的微偏振阵列本体101和位于下层的衬底102，其中衬底102中设置有金属网格103。

微偏振阵列本体101包括沿第一方向(例如x方向)和与第一方向交叉(例如正交)的第二方向(例如y方向)二维周期性排列的多个(图中为4×4＝16个)光栅单元104，各光栅单元104是前述的基于超表面结构的亚波长金属光栅偏振片，在俯视下(沿图中z轴观察)大致为正方形，且彼此之间具有一定的间隙(间隙距离为后述L)。各光栅单元104由多条平行延伸的等距金属线构成，金属线的延伸方向决定了各光栅单元104的透射偏振方向。另外，光栅单元104的正方形形状只是示例，如后文所述，光栅单元104的俯视形状必须与配合使用的探测器的对应像元形状相同，也可以是长方形等其他形状，并且各自的形状也不必一定相同。

图2的局部放大截面图表示了一个光栅单元104的与金属线的延伸方向垂直的截面。如图2所示，各光栅单元104是周期为p、线宽为s、高度为h₁的一维周期排列的金属光栅。在应用于可见光波段时，铝是最优的光栅材料，红外波段可选择其他金属材料。当周期p远远小于入射光波长λ时，光栅不会发生衍射现象。并且，当光的偏振方向与光栅的周期排列方向(截面图中的左右方向)平行时，光栅的透射率最大，当光的偏振方向与光栅的周期排列方向垂直时，光栅的透射率最低。定义线偏振光入射下改变入射光偏振方向时光栅的最大透射率与最小透射率的比值为消光比。为了获得高消光比的亚波长金属光栅，可根据微纳加工的能力，制造周期p尽可能小、线宽s与周期p的比值尽可能接近0.5，高度h₁与线宽s的比值尽可能大的光栅。

在该微偏振阵列100应用于分焦面偏振探测器的情况下，微偏振阵列本体101的各光栅单元104与探测器的像元(省略图示)一一对应，且各自的金属线排列方向不同以使得各自的透射偏振方向按一定规律排布。如图1所示，例如各光栅单元104可区分为4种，它们的线栅方向分别沿0度、90度、45度和135度方向(xy平面)，且每3×3个光栅单元的四角处的4个光栅单元104属于同一种。当然，图1中的排布只是一例，也可以根据需要使线栅方向处于其他角度(例如0°、60°、120°)以及采用其他排布，只要能够满足解斯托克斯方程即可。

衬底102位于微偏振阵列本体101的下方(光出射侧)，用于支撑微偏振阵列本体101，且其基材能够使透过微偏振阵列本体101的光(工作波段的光)透射而到达探测器的对应像元。衬底102的基材的材料可根据偏振探测器的工作波段相应地选择。例如，可见光和短波红外波段内可选择玻璃衬底，中波长波红外波段选择硅或者钒的氧化物等其他材料。事实上，衬底102的基材可以使用能够使工作波段的光透射的任意材料。

衬底102在基材中设置有金属网格103(反射片网格)，该金属网格103是本实用新型与现有的微偏振阵列最主要的区别之一。

金属网格103的材料优选与微偏振阵列本体101的材料相同。金属网格103包括多个第一金属片1031和多个第二金属片1032。其中，多个第一金属片1031在第一方向(x方向)、与第一方向(x方向)和第二方向(y方向)正交的第三方向(z方向)上面状延伸，以第二方向(y方向)为厚度方向且在第二方向(y方向)上排列；多个第二金属片1032在第二方向(y方向)和第三方向(z方向)上面状延伸，以第一方向(x方向)为厚度方向且在第一方向(x方向)上排列。并且，在图示例中，第一金属片1031各自的间距等于第二金属片1032各自的间距(后述L)。

即，在俯视下，第一金属片1031与第二金属片1032构成正方格子形状，将衬底102划分成多个截面(xy平面上的截面)大致正方形的长方体部分，各部分的截面边长L与探测器像元尺寸相等，同样地与各光栅单元104的大小对应。各金属片在z方向上的延伸长度即高度h₂与衬底102的厚度相等，即表示金属网格103完全贯穿衬底102。另外，金属片的厚度F与像元间距以及光栅单元104的间距相等。

同样地，金属片1031、1032构成的正方格子形状也只是示例，可以是长方形或其他形状。光栅单元104和金属网格103只要配合探测器像元的几何尺寸与形状即可，假设像元结构为非正方形，那么光栅单元104和金属网格103也必须配合像元的形状且一一对应。而如果像元形成为大小不一的形状，则光栅单元104也同样地形成为对应的形状，这时，各第一金属片1031、第二金属片1032彼此的排列可以是不等距的，而是按照像元的配置对应配置。

换句话说，在沿z方向投影(投影到xy平面)的情况下，各光栅单元104的投影区域与探测器各像元的投影区域一一重合，同时，各金属片1031、1032的投影区域填满各光栅单元104(也即探测器各像元)的投影区域的间隙，优选与之互补(在误差允许的范围内)。

下面对本实用新型的微偏振阵列100提高消光比的原理进行说明。

当光正入射在微偏振阵列100的表面(图1中的上表面)时，由于每个光栅单元104的金属线排列方向不同，因此透射率也不相同。光在透过微偏振阵列本体101并在衬底102中传输时会发生衍射，因此光的传输方向除了正向传输外，还包含了斜向传输的分量，并且逐渐扩散为大于像元面积(例如L×L)的光斑。

不过，因为衬底102中存在了横纵相隔的金属网格103，斜向传输的光在到达金属表面后会反射，所以斜向传输的光不能进入其他像元的对应衬底区域。只能在对应像元的衬底中不断反射，直至传输到位于衬底下方(未图示)的探测器的像元表面。

类似的，当光斜入射到微偏振阵列100的表面(图1中的上表面)时，由于衬底102中存在金属网格103，斜入射的光也只能在所入射到的光栅单元104正下方的衬底102中传输而到达对应像元的表面，不会入射到相邻像元。因此，带金属网格103的衬底102会严格地限制光的传输区域，消除了因衍射效应导致的光斑扩散，使得每一个像元只能接收到入射进对应的光栅单元104的光的能量，尽可能地消除了光学串扰，提升了微偏振阵列的消光比。

由此可知，本实用新型通过采用带金属网格103的衬底102的设计，能够消除因衍射效应引起光学串扰而导致的消光比下降。与传统的微偏振阵列相比，相同参数的微偏振阵列使用了带金属网格的衬底102后，消光比可提升至少一个数量级，从而有效地提升了偏振精度和偏振分辨率。而且，该带金属网格的衬底对各种像元尺寸和各种像元间距的图像传感器均没有限制，使用者可根据实际需求而灵活设计。

并且，带金属网格的衬底不仅适用于上述的微偏振阵列100，也能够适用于其他分焦面阵列光学器件例如分焦面超表面器件和光谱器件，例如是基于周期排布的纳米圆孔的滤光片、基于螺旋金结构的圆偏振片、超透镜结构、Bayer滤光片等，可以有效地提升消光比和分辨率。

即，对于所有的具有多个光学元件(对应于光栅单元104)的分焦面阵列光学器件(对应于微偏振阵列100)，通过应用本实用新型的带金属网格103的衬底102，能够消除入射到任一个光学元件的光因扩散而进入相邻的其他光学元件的对应探测器像元中的情况，由此能够避免发生光学串扰。

下面对本实用新型的微偏振阵列100的制备方法进行简要说明。其中，首先制备带金属网格103的衬底102，接着在其上制备微偏振阵列本体101。

带金属网格103的衬底102是利用微纳加工的方法制备的。先选择一块和探测器(图像传感器)感光面相同尺寸的硅基底，并在其表面生长厚度为h₂的二氧化硅。利用光刻和刻蚀的手段在二氧化硅层制造深度为h₂、宽度为F的沟槽，其中相邻沟槽的距离为探测器像元尺寸L。再利用原子层沉积技术在沟槽内部生长金属，直至沟槽内部全部被金属填充。这里，出于制备上的便利性考虑，金属网格103的材料采用与光栅单元104的金属线相同的材料，因此，此处生长的金属的材料根据微偏振阵列的工作波段选择，在应用于可见光波段时，铝是最优的材料，红外波段可选择其他金属材料。

这时，二氧化硅层的表面也会被金属所覆盖，于是利用离子束修形技术修整表面，使位于二氧化硅层上层的金属达到目标厚度h₁并使表面平整。接着使用反应离子束刻蚀法去除衬底下方的硅，完成带金属网格衬底的制备。

接着，基于亚波长金属光栅的微偏振阵列本体101也是利用微纳加工的方法制备的。在前述制备好的带有金属网格的衬底的金属面上旋涂光刻胶，用电子束曝光或激光干涉光刻的方法在光刻胶表面写入所需的周期为p、线宽为s且排列方向按各光栅单元而不同的光栅阵列图形。显影后用反应离子束刻蚀的方法，把光刻胶的图形转移到金属层，刻蚀深度为h₁(即，刻蚀至二氧化硅层露出的程度)，由此完成了整个微偏振阵列100的制备。

上述方法中，由于在利用原子层沉积技术在二氧化硅层的沟槽内部生长金属时，金属也在二氧化硅层的表面沉积，因此利用此处沉积的金属通过刻蚀即可方便地形成金属线光栅，由此构成微偏振阵列本体101。

但是，金属网格103的材料并不必须与微偏振阵列本体101的光栅单元104的金属线的材料相同。在二者材料不同的情况下，可以在二氧化硅层的沟槽内部全部被金属填充后，将沉积在二氧化硅层表面的金属完全除去，并更换沉积源进一步沉积用于形成光栅单元104的金属层。

另外需要说明的是，上面以在衬底102中设置金属网格103为例进行了说明，但金属网格103只要具有能够反射工作波长的光的功能即可，例如取决于制备工艺也可以选择金属以外的材料。例如，可以选择折射率比基材高的材料，利用二者界面上的全反射效应来反射工作波段的光。于是，可以将本说明书中提到的“金属网格”改称作“反射片网格”，将“金属片”改称作“反射片”。当然，由于金属材料反射率高、趋肤深度小，因此优选设置由金属材料构成的金属网格103，同时，考虑到制备上的方便，最优的方案是采用与光栅单元104的金属线相同材料的金属网格103。

接着说明本实用新型的微偏振阵列100的实施例的模拟结果。

作为该微偏振阵列100的实施例，设定光栅材料为铝，周期p为100纳米，线宽s为50纳米，光栅厚度h₁为100纳米，像元尺寸L为2微米，像元间距F为200纳米，衬底基材设为二氧化硅，衬底中的金属网格材料设为铝，衬底厚度h₂为2.5微米。按照上述设定尺寸，经FDTD严格计算可以得到带金属网格衬底的微偏振阵列100的XoY截面和XoZ截面的模场图，分别如图3和图5所示。其中，图3表示了2×2个像元(光栅单元)的区域，图5表示了左右2个像元(光栅单元)的区域。

同时，作为比较例，按照相同的参数设置一个衬底不带金属网格的传统微偏振阵列，经FDTD计算可以得到XoY截面和XoZ截面的模场图，分别如图4和图6所示，它们分别与图3和图5对应。

对比图3和图4，右上角消光的区域表示光栅透射偏振方向与入射光偏振方向垂直。本实用新型的微偏振阵列100中的光栅单元104的结构与传统结构的光栅参数完全相同，但从图4的右上角能够看出，传统结构的消光区域有明显的能量，未能完全消光。而本实用新型的结构，由于衬底102中金属网格103的加入，阻隔了相邻光栅单元的能量进入消光区域。因此消光区域的能量远远低于传统结构。对比两幅图中的像元间隔的区域，由于金属具有极小的趋肤深度，因此光不能在金属中传播。本实用新型中光通过光栅单元104后只能在下方被金属网格103划分、包围的二氧化硅基材中向下传输。而传统的微偏振阵列，光会在衬底中的像元之间传输，导致像元间存在大量的能量，使得像元接受到相邻像元的能量，降低了消光比。因此，通过对比XoY截面模场分布，证明了本实用新型能够有效地提升微偏振阵列的消光比。

对比图5和图6所示的本实用新型和传统结构的XoZ截面模场图可知，在传统结构下，随着光波在衬底中传输距离的增加，低透射率光栅单元(左侧部分)下方的衬底中传输的来自高透射率光栅单元(右侧部分)的能量越来越多，导致消光比的下降。而本实用新型的带金属网格的衬底很好地解决了这个问题。一方面，金属可以有效的阻隔相邻像元的能量传输，另一方面，金属不是完美电导体，每次反射都会有部分能量损耗。因此带金属网格的衬底越厚，消光像元接收到的能量越低，这样可以提升微偏振阵列的消光比。经计算，2.5微米衬底厚度的传统结构的消光比为14，而本实用新型的消光比为836，消光比提升了接近60倍。

衬底厚度是影响消光比的重要因素，通过取消衬底，把微偏振阵列直接制备在CCD或CMOS光电二极管的上方，可以有效的提升器件的消光比。但光电二极管上部覆盖金属材料会严重影响探测器的量子效率，因此必须用二氧化硅层或者减反射层隔开，这样依旧会使微偏振阵列与光电二极管之间有几微米的距离。

对此，本实用新型的结构可以很好的解决这个问题。在图像传感器完成减反层的制备后，加入制备金属网格的工艺。这样金属网格围起来的材料为上一步工艺的减反层。然后继续光栅阵列制备的工艺。虽然本实用新型中金属网格从衬底下方露出的部分会与光电二极管接触，但接触面积较小，且仅在像元间的位置接触，对量子效率影响较小。因此，本实用新型的结构不仅能够提升分焦面偏振探测器的消光比，且几乎不会影响图像传感器本身的性能。

上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims

1.一种微偏振阵列，包括位于光入射侧的微偏振阵列本体和位于光出射侧的衬底，其中，所述微偏振阵列本体包括多个光栅单元，多个所述光栅单元在第一方向和与所述第一方向正交的第二方向上二维排列，各所述光栅单元按照各自的透射偏振方向按一定规律排布的方式配置，

所述微偏振阵列的特征在于：

所述衬底包括基材和设置在基材中的由多个第一反射片和多个第二反射片构成的反射片网格，

各所述第一反射片在所述第一方向以及与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向上延伸，以所述第二方向为厚度方向且在所述第二方向上排列，

各所述第二反射片在所述第二方向和所述第三方向上延伸，以所述第一方向为厚度方向且在所述第一方向上排列，

在沿所述第三方向观察的情况下，所述衬底中由多个所述第一反射片和多个所述第二反射片划分出的各区域的位置和大小与各所述光栅单元对应。

2.如权利要求1所述的微偏振阵列，其特征在于：

各所述光栅单元是包括多个等间距排列的金属线的金属线栅偏振片，

各所述光栅单元中的所述金属线的延伸方向包括0°、45°、90°和135°。

3.如权利要求1或2所述的微偏振阵列，其特征在于：

在所述衬底中，所述反射片网格在所述第三方向上贯穿所述基材，并且所述反射片网格和所述基材在所述第三方向上的长度相等。

4.如权利要求1或2所述的微偏振阵列，其特征在于：

所述基材使所述微偏振阵列的工作波段的光透射，所述反射片使所述微偏振阵列的工作波段的光反射。

5.如权利要求1或2所述的微偏振阵列，其特征在于：

所述微偏振阵列被应用于分焦面偏振探测器中，

在沿所述第三方向观察的情况下，由多个所述第一反射片和多个所述第二反射片划分出的各区域的位置和大小、各所述光栅单元的位置和大小以及所述分焦面偏振探测器中的光电探测器的各个像元的位置和大小彼此对应。

6.如权利要求1或2所述的微偏振阵列，其特征在于：

在沿所述第三方向投影的情况下，各所述第一反射片和各所述第二反射片的投影区域被填满在各所述光栅单元的投影区域的间隙中。

7.如权利要求2所述的微偏振阵列，其特征在于：

各所述第一反射片和所述第二反射片是与所述金属线相同材料的金属片。

8.一种分焦面偏振探测器，其特征在于：

其被设置在光学系统的焦平面上，包括位于光入射侧的如权利要求1至7中任一项所述的微偏振阵列和位于所述微偏振阵列的光出射侧的光电探测器，

所述微偏振阵列被集成于所述光电探测器，在沿所述第三方向观察的情况下，所述微偏振阵列的所述衬底中由多个所述第一反射片和多个所述第二反射片划分出的各区域的位置和大小、各所述光栅单元的位置和大小以及所述光电探测器的各个像元的位置和大小彼此对应。

9.一种衬底，其被应用于分焦面阵列光学器件中，其特征在于：

所述分焦面阵列光学器件用于配置在光学系统的焦平面上，具有对焦平面进行分割的多个光学元件，

所述多个光学元件在第一方向和与所述第一方向正交的第二方向上二维排列，

在沿所述第三方向观察的情况下，所述衬底中由多个所述第一反射片和多个所述第二反射片划分出的各区域的位置和大小与各所述光学元件对应。

10.如权利要求9所述的衬底，其特征在于：

各所述第一反射片和所述第二反射片是金属片。

11.如权利要求9或10所述的衬底，其特征在于：

所述分焦面阵列光学器件是分焦面超表面器件或光谱器件，所述光学元件是超表面元件或滤波元件。