[发明专利]片上集成红外探测器

说明书

本申请提供了一种片上集成红外探测器，该片上集成红外探测器包括电磁超表面结构以及红外探测芯片，其中，电磁超表面结构用于接收红外入射光，获取红外入射光中至少一个预定波段的光强信号并发出；红外探测芯片位于电磁超表面结构的表面上，红外探测芯片用于接收光强信号，并将光强信号转换为电流信号并输出。本申请的片上集成红外探测器中，通过电磁超表面结构可以区分不同波长的光，具备了光谱识别能力，同时将电磁超表面结构与红外探测芯片集成在片上，保证了红外探测器的体积较小，重量较轻，便于集成化的应用，较好地解决了现有技术中的红外探测器体积较大的问题。

技术领域

本申请涉及红外探测领域，具体而言，涉及一种片上集成红外探测器。

背景技术

现有技术中的探测器阵列都是对特定光谱波段进行探测的，探测器本身对所响应波段内的所有波长的光都有响应，没有光谱识别能力，无法区分不同波长的光。因此，传统的红外光谱探测器中，需要先将探测光通过光栅或者棱镜进行分光后使不同波长的单色光到达探测器的不同像元上，经过定标来确定哪个像元对应哪个波长，从而形成光谱信号。这样的红外光谱探测器体积、重量、功耗大，不能满足小型化平台的集成应用需求。

因此，如何得到体积较小的红外探测器，是现有技术中亟需解决的问题。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种片上集成红外探测器，以解决现有技术中的红外探测器的体积较大的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种片上集成红外探测器，包括电磁超表面结构以及红外探测芯片，其中，所述电磁超表面结构用于接收红外入射光，获取所述红外入射光中至少一个预定波段的光强信号并发出；所述红外探测芯片位于所述电磁超表面结构的表面上，所述红外探测芯片用于接收所述光强信号，并将所述光强信号转换为电流信号并输出。

可选地，所述电磁超表面结构包括第一介质层、第二介质层以及多个金属谐振子，其中，所述第一介质层具有第一折射率，所述第一介质层与所述红外探测芯片的衬底接触设置；所述第二介质层具有第二折射率，所述第二介质层位于所述第一介质层的远离所述衬底的表面上，所述第一折射率小于所述第二折射率；各所述金属谐振子周期性地设置在所述第二介质层的远离所述第一介质层的表面上。

可选地，所述第一介质层的厚度为所述预定波段的中心波长的四分之一，所述第二折射率介质层的厚度为所述预定波段的中心波长的二分之一。

可选地，所述第一介质层的材料包括二氧化硅，所述第二介质层的材料包括硅。

可选地，所述片上集成红外探测器还包括处理电路，所述处理电路与所述红外探测芯片电连接，所述处理电路用于接收所述电流信号，并对所述电流信号进行预定处理，得到光谱图。

可选地，所述片上集成红外探测器还包括金属接线柱，所述红外探测芯片以及所述处理电路通过所述金属接线柱连接。

可选地，所述处理电路包括电流-电压变换器、放大器以及信号处理器，其中，所述电流-电压变换器通过所述金属接线柱与所述红外探测芯片电连接，所述电流-电压变换器用于将所述电流信号转换为电压信号；所述放大器与所述电流-电压变换器电连接，所述放大器用于对所述电压信号进行放大；所述信号处理器用于对放大后的所述电压信号进行处理，得到所述光谱图。

可选地，所述金属接线柱为铟柱。

可选地，所述片上集成红外探测器采用异质集成方法得到。

可选地，所述红外探测芯片包括红外碲镉汞探测器芯片。