[发明专利]基于超表面FBAR谐振频率温漂特性的偏振红外传感器

说明书

基于超表面FBAR谐振频率温漂特性的偏振红外传感器涉及红外传感技术领域，解决了现有技术中吸收率较低和红外偏振传感器结构和性能均需要提高的问题，包括依次连接的读出集成电路衬底、薄膜体声波谐振器、金属反射层、介质层和金属阵列层，金属阵列层由复数个特性方向一致的金属单元组成。本发明非制冷红外传感器利用金属反射层、介质层和金属阵列层实现对红外光谱的增强吸收，吸收的能量作用于薄膜体声波谐振器上，将非制冷红外传感器的吸收率大幅提高，通过金属阵列层实现偏振光吸收，在结构和性能上对红外偏振传感器进行优化；通过集成方式连接，体积重量小且成本低廉；有传统非制冷红外传感的优点，同时响应快速、传感灵敏度高。

技术领域

本发明涉及红外传感技术领域，具体涉及基于超表面FBAR谐振频率温漂特性的偏振红外传感器。

背景技术

非制冷型红外传感器也叫室温传感器，可在室温条件下工作而无需制冷，因此具有更易于便携等优点。非制冷红外传感器一般是热传感器，即通过传感红外辐射的热效应来工作。非制冷红外传感器因其省略了体积庞大、价格昂贵的制冷机构，在体积、重量、寿命、成本、功耗、启动速度及稳定性等方面相比于制冷型红外传感器具有优势。但在响应时间、传感灵敏度方面较制冷型红外传感器存在差距。

近年来，随着微纳传感技术的发展，薄膜体声波谐振器(FBAR)的应用也扩展到非制冷红外传感器领域。一方面，薄膜体声波谐振器通常具有微型的尺寸，抗外界干扰能力更强；另一方面，薄膜体声波谐振器通常工作在谐振模拟，且具有很高的品质因数，所以器件表现出很高的灵敏度；以上两个方面促使基于薄膜体声波谐振器的非制冷红外传感器表现出优秀的信噪比指标。另外，薄膜体声波谐振器采用频率读出电路方式，该种方式可以有效抑制闪烁噪声(1/f噪声)。

然而薄膜体声波谐振器的敏感表面对红外辐射的吸收率较低，一般小于20％，且对入射频谱没有选择性。从而导致基于薄膜体声波谐振器的非制冷红外传感器对红外辐射的吸收率较低。

随着军事防护技术的日渐发展，传统的红外传感器已经无法满足在复杂背景中对于靶标精确传感的要求。红外偏振传感技术能同时获取目标辐射的强度和偏振信息，在伪装、烟幕等复杂环境下保证传感的准确性，对于红外侦查技术具有革命性的突破。因此，市场对于高性能的红外偏振传感器具有更迫切的需求。红外偏振传感一般分为分时、分振幅、分孔径以及分焦平面等几种偏振技术。分时偏振传感器是通过旋转偏振片来获得不同时间点的不同偏振方向的信息，这种技术虽然方法简单但结构不稳定，容易产生虚像；分振幅偏振传感器由多个不同的焦平面组成，每一个焦平面光路都有不同方向的偏振起偏器，这种系统能够有效降低目标移动引起的虚像，但能量利用率低、体积大、价格昂贵；分孔径偏振传感器是通过光路控制把不同偏振方向的图像投影到焦平面的不同区域，相比较与分振幅系统，它的光路更短，对准后光路不易受到干扰，但其空间分辨率低，体积重量较大。所以亟需一种兼具稳定性高、能量利用率高、体积重量小、成本低的红外偏振传感器。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供基于超表面FBAR谐振频率温漂特性的偏振红外传感器。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

基于超表面FBAR谐振频率温漂特性的偏振红外传感器，包括薄膜体声波谐振器，该红外传感器还包括连接薄膜体声波谐振器的读出集成电路衬底、位于薄膜体声波谐振器上表面上的金属反射层、位于金属反射层上表面上的介质层和位于介质层上表面上的金属阵列层，所述金属阵列层由复数个特性方向一致的金属单元组成。

本发明的有益效果是：

1、通过在薄膜体声波谐振器表面集成金属反射层、介质层和金属阵列层的结构，利用金属阵列层实现对红外光谱的增强吸收，吸收的能量作用于薄膜体声波谐振器上，克服了薄膜体声波谐振器的敏感表面对红外辐射的吸收率较低的问题，将非制冷红外传感器的吸收率提高到80％以上。