[发明专利]一种基于硅微通道阵列的光纤面板及其制备方法

说明书

一种基于硅微通道阵列的光纤面板及其制备方法涉及硅微细加工和光电成像技术领域，该光纤面板包括：硅微通道阵列，硅微通道阵列的孔径为1‑10微米，阵列排布方式为四方排列，通道的截面为正方形或者八边形；反射层，反射层制备在硅微通道阵列内的侧表面上，材料为具有高反射率的金属或二氧化硅；填充介质，填充介质填充在反射层构成的空间内，热膨胀系数与硅接近。本发明能制备孔径小到1微米的硅微通阵列结构，提高了光纤面板的分辨率，解决了其与图像传感器匹配问题；光纤面板中纤维间是硅材料，完全解决了传统光纤面板中的光串扰问题；通道的方向都是[100]晶向，通道孔径均匀一致，不会产生传统光纤面板工艺中的畸变问题。

技术领域

本发明涉及硅微细加工和光电成像技术领域，具体涉及一种基于硅微通道阵列的光纤面板及其制备方法。

背景技术

光学纤维面板(简称光纤面板)，是由数千万根光纤规则排列而成，具有数值孔径高、级间藕合损失小、分辨率高、光学零厚度等特点，可以无失真地传递高清晰度图像，广泛应用于微光像增强器、高亮度高清晰显示器、光电藕合(CCD、CMOS)及其它高清晰图像接收、传输和藕合的仪器和设备中。

分辨率是光纤面板的重要参数，分辨率主要由单个纤维的孔径决定，孔径越小分辨率越高，而传统的光纤面板拉制工艺制备小孔径光纤特别困难，中国专利申请号201120531389.4中提到的目前国内现有最小孔径是4微米。传统光纤面板的纤维排列方式为六方密排结构，这种结构与CCD、CMOS等图像传感器的像素点排列方式不同，易导致摩尔纹效应的出现，影响了其在数字成像领域的应用。

传统工艺的拉制和熔压等热处理过程中芯料和皮料会相互扩散，导致光串扰，降低分辨率。中国专利申请号201010238439.X中指出在制备大面积光纤面板时，熔压过程中径向的温差会增大，会导致中心部分的纤维不能很好熔合而外围纤维的芯皮扩散，会严重影响光纤面板的质量。中国专利申请号201810380549.6中指出熔压过程中还会导致放大率畸变的产生。传统的拉制工艺还会产生蛇形畸变，降低成像质量。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于硅微通道阵列的光纤面板及其制备方法，解决了光纤面板孔径缩小困难，分辨率无法大幅提高，和传统光纤面板的纤维排列方式为六方密堆积排列，与CCD、CMOS等图像传感器不匹配的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于硅微通道阵列的光纤面板，该光纤面板包括：

硅微通道阵列，所述硅微通道阵列的孔径为1-10微米，阵列排布方式为四方排列，所述通道的截面为正方形或者八边形，经过所述截面中心的相互垂直的两条线长度相等；

反射层，所述反射层制备在所述硅微通道阵列内的侧表面上，材料为具有高反射率的金属或二氧化硅；

填充介质，所述填充介质填充在所述反射层构成的空间内，热膨胀系数在0-1000℃环境下小于100(10^-7/K)。

优选的，所述硅微通道阵列的长径比为10-500，板面直径为25-150毫米。

优选的，所述硅微通道阵列的硅材料的晶向为[100]。

优选的，所述反射层的材料为铝、银、金、铂。

优选的，所述反射层的厚度为20-500纳米。

优选的，所述反射层为二氧化硅时，所述填充介质的折射率大于二氧化硅。

优选的，所述填充介质的材料为光学玻璃。

一种基于硅微通道阵列的光纤面板的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：对晶向为[100]硅基体进行光刻、腐蚀、氧化、背部减薄、通道整形制备出硅微通道阵列结构；