[发明专利]一种基于超透镜阵列与光子集成芯片干涉平板成像系统

说明书

本发明适用于光学成像领域，公开了一种基于超透镜阵列与光子集成芯片干涉平板成像系统，包括超透镜阵列、光子集成芯片和信息处理模块，超透镜阵列包括第一基板和若干个刻蚀在第一基板上的超透镜阵列，光子集成芯片包括第二基板、光栅阵列、波分解复用结构、频谱信号解算结构和光电探测器，光栅阵列用于将垂直或者有一定偏角照射的入射光波转换到水平输出，经过超透镜汇聚的光波耦合入光栅阵列后通过波分解复用结构和频谱信号解算结构实现分频、相位调整以满足干涉条件，光电探测器获取解算频谱信号的光强信号并将光强信号转换为电信号，信息处理模块对电信号解算可以得到频域信息，并对频域信息进行算法重构，即可得到成像质量较高的重建图像。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种基于超透镜阵列与光子集成芯片干涉平板成像系统。

背景技术

现有技术中，普通基于精确折光原理的成像系统由成像物镜组和光电转换器件阵列构成，物体光进入成像物镜组，形成的像由光电转换器件阵列接收，从而得到物体图像，通过成像系统可实时记录和观测物体形貌。传统光学望远镜的基本设计原理仍基于精确折光的设计理念，受衍射极限约束，为提高分辨率，必须增大系统口径，为实现更高的分辨率传统空间望远镜的体积、重量将极其庞大。例如哈勃空间望远镜主镜口径为2.4m，JWST望远镜采用拼接主镜为6m，正在论证的ATLAST望远镜将达到惊人的8m口径。其发射成本和在轨维护难度具有极大的挑战性。

光波干涉是一种基本的光学物理现象，光学干涉测量是通过产生相干的两路光，一路作为参考光，一路作为测量光，参考光照射到位置固定的参考反射镜，测量光照射到被测对象，由参考反射镜反射回的参考光与被测对象反射回的物光光波叠加发生干涉，干涉条纹反映两路光光程差信息，从而根据干涉条纹的变化获得被测对象的特征信息。

在Richard L.Kendrick等人提出了一种用于光电侦察的分段平面成像探测器(Segmented Planar Imaging Detector for Electro-optical Reconnaissance，SPIDER)的概念中，即是干涉成像的一种形式，Richard L.Kendrick等人采用在光子集成芯片前段放置小透镜，其光路的共相调整难度大，每个小透镜的都有6个调整的自由度，实现干涉成像往往需要大量用来进行两两干涉的小透镜，因此其调整难度很大，急需一种容易进行调节的且可以提供聚光功能的器件代替分立的小透镜。而且，SPIDER采用端面耦合的形式其对空间光对准波导的角度精度以及位置精度要求很高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于超透镜阵列与光子集成芯片干涉平板成像系统，其旨在解决的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供的方案是：

一种基于超透镜阵列与光子集成芯片干涉平板成像系统，包括超透镜阵列、光子集成芯片和信息处理模块，所述超透镜阵列包括第一基板以及若干个刻蚀在所述第一基板上的超透镜列，每个所述超透镜列包括若干个超透镜，所述光子集成芯片包括第二基板以及集成在所述第二基板上的光栅阵列、波分解复用结构、频谱信号解算结构和光电探测器，所述超透镜阵列、所述光栅阵列、所述波分解复用结构、所述频谱信号解算结构和所述光电探测器沿光路依次设置，所述超透镜阵列用于将入射光波汇聚，所述光栅阵列用于将垂直或者有一定偏角照射的入射光波转换到水平输出，经过所述超透镜汇聚的光波耦合入所述光栅阵列后通过所述波分解复用结构和所述频谱信号解算结构实现分频、相位调整以满足干涉条件，所述光电探测器用于获取所述频谱信号解算结构输出的光强信号并将所述光强信号转换为电信号，所述信息处理模块用于接收所述电信号并对所述电信号进行算法重构后输出重建图像。

优选地，若干个所述超透镜列呈辐射状分布在所述第一基板，所述光栅阵列位于所述超透镜阵列的后端。

优选地，所述光子集成芯片还包括背板，所述第二基板固定在所述背板上。