【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
一般而言，本專利技術(shù)涉及3d光場檢測器、傳感器及其制造方法。
技術(shù)介紹
1、盡管材料和半導(dǎo)體工藝上的進(jìn)步已經(jīng)徹底改變了微/納米光電檢測器的設(shè)計(jì)和制造，但大多數(shù)傳感器的像素只能檢測電磁波的強(qiáng)度。結(jié)果是，物體和衍射光波的所有相位信息都丟失了。雖然僅強(qiáng)度信息就足以用于諸如二維(2d)攝影和顯微成像的常規(guī)應(yīng)用，但是這種限制卻阻礙了三維(3d)或甚至四維(4d)成像應(yīng)用，諸如高分辨率相位襯度成像、光檢測和測距(lidar)、自動(dòng)駕駛車輛、虛擬現(xiàn)實(shí)以及空間探索。通常，通過將諸如微透鏡陣列或光子晶體的龐大光學(xué)元件與像素化光電二極管相組合來測量表征相位信息的光場。然而，將這些元件集成到互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體架構(gòu)中是昂貴且復(fù)雜的。亞波長半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的光學(xué)共振為通過操縱光-物質(zhì)相互作用來開發(fā)角度敏感結(jié)構(gòu)提供了可能。然而，它們中的大多數(shù)都依賴于波長或偏振，并且需要高折射率材料。此外，光場矢量的檢測和控制目前僅限于紫外和可見波長范圍。雖然基于shack-hartmann或hartmann結(jié)構(gòu)的一些傳感器系統(tǒng)可以被用于極紫外范圍，但是硬x射線和γ射線的現(xiàn)場測量仍然是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@些高能束無法被常規(guī)的反射鏡和微透鏡聚焦。
2、克服或改良上述問題中的至少一個(gè)將是合期望的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、公開了一種用于將電磁輻射的矢量轉(zhuǎn)換為彩色輸出的光場檢測器，其包括在透明基板上的至少一個(gè)方位檢測器，并且所述至少一個(gè)方位檢測器包括至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素，它們具有相對于彼此不同的發(fā)射波長。
2、
3、在一些實(shí)施例中，光場檢測器包括至少三個(gè)方位檢測器，所述至少三個(gè)方位檢測器被配置為協(xié)作以將電磁輻射的矢量轉(zhuǎn)換為cie?xyz三刺激值。這樣，來自三個(gè)方位檢測器的組合的顏色輸出使得能夠確定光源的絕對位置。
4、在一些實(shí)施例中，光場檢測器包括至少三個(gè)方位檢測器，其中所述至少三個(gè)方位檢測器被定向使得第一方位檢測器和第二方位檢測器彼此平行，而第三方位檢測器基本上垂直于第一方位檢測器和第二方位檢測器。
5、在一些實(shí)施例中，所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素彼此平行。
6、在一些實(shí)施例中，發(fā)射波長對應(yīng)于紅色、綠色或藍(lán)色。
7、在一些實(shí)施例中，所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素是三個(gè)發(fā)光納米晶體像素。所述三個(gè)發(fā)光納米晶體像素可以被堆疊在一起，使得它們形成半圓柱形配置或矩形金字塔形配置。
8、在一些實(shí)施例中，發(fā)光納米晶體像素包括鈣鈦礦納米晶體、zns:cu2+/mn2+、sral2o4:eu2+/dy3+熒光粉、上轉(zhuǎn)換納米顆粒、黑磷或其組合。
9、在一些實(shí)施例中，鈣鈦礦納米晶體是cspbx3，其中x選自cl、br和/或i。
10、在一些實(shí)施例中，鈣鈦礦納米晶體的特征在于其發(fā)射波長約為445納米、約523納米或約652納米。
11、在一些實(shí)施例中，每個(gè)方位檢測器的特征在于其大小約為1×1平方微米至約200×200平方微米。
12、在一些實(shí)施例中，3d光場檢測器的特征在于其角度改變檢測極限小于0.015°。
13、在一些實(shí)施例中，光場檢測器的特征在于方位檢測器的密度約為每平方毫米80個(gè)方位檢測器至約每平方毫米200個(gè)方位檢測器。
14、在一些實(shí)施例中，透明基板是聚合物基板，或者優(yōu)選是pdms。
15、在一些實(shí)施例中，電磁輻射的波長約為0.002納米至約500納米。
16、本專利技術(shù)還提供了一種3d光場傳感器，包括：
17、a)如本文中所公開的3d光場檢測器；以及
18、b)被電磁耦合到3d光場檢測器的彩色電荷耦合器件(ccd)，用于將彩色輸出轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
19、在一些實(shí)施例中，光場傳感器進(jìn)一步包括被配置為將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為三維笛卡爾坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
20、在一些實(shí)施例中，傳感器的特征在于其在距離約為0.5米處具有約0.5毫米的準(zhǔn)確度。
21、在一些實(shí)施例中，傳感器的特征在于其空間采樣密度約為每平方毫米300點(diǎn)至約每平方毫米600點(diǎn)。
22、還公開了一種制造光場檢測器的方法，包括：
23、a)在透明基板上形成或定位至少一個(gè)方位檢測器，
24、其中，每個(gè)方位檢測器包括至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素，它們具有相對于彼此不同的發(fā)射波長。
25、在一些實(shí)施例中，形成或定位至少一個(gè)方位檢測器的步驟包括：在硅模板中對至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素進(jìn)行光刻圖案化，并且在所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素上方固化聚合物，以便形成透明基板。
26、在一些實(shí)施例中，形成或定位至少一個(gè)方位檢測器的步驟進(jìn)一步包括：在另一硅模板中對第三發(fā)光納米晶體像素進(jìn)行光刻圖案化，并且將其粘附到具有所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素圖案化的透明基板。
27、在一些實(shí)施例中，所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素中的每一個(gè)都包括被分散在聚合物基質(zhì)中的納米晶體。
28、在一些實(shí)施例中，所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素各自獨(dú)立的特征在于其納米晶體密度為約0.001摩爾/毫升至約0.01摩爾/毫升。
29、在透明基板上形成或定位至少一個(gè)方位檢測器可以包括：在透明基板上排列方位檢測器，使得每個(gè)方位檢測器垂直于鄰近的方位檢測器而定向，其中每個(gè)方位檢測器包括至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素，它們具有相對于彼此不同的發(fā)射波長。
30、在一些實(shí)施例中，排列方位檢測器的步驟包括在硅模板中對至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素進(jìn)行光刻圖案化，并且在至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素上方固化聚合物，以便形成透明基板。
31、在一些實(shí)施例中，排列方位檢測器的步驟進(jìn)一步包括在另一硅模板中對第三發(fā)光納米晶體像素進(jìn)行光刻圖案化，并且將其粘附到具有所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素圖案化的透明基板。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于將電磁輻射的矢量轉(zhuǎn)換為彩色輸出的光場檢測器，其包括在透明基板上的至少一個(gè)方位檢測器，并且所述至少一個(gè)方位檢測器包括至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素，所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素具有相對于彼此不同的發(fā)射波長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光場檢測器，包括至少兩個(gè)彼此垂直定向的所述方位檢測器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的光場檢測器，包括至少三個(gè)方位檢測器，所述至少三個(gè)方位檢測器被配置為協(xié)作，以將所述電磁輻射的矢量轉(zhuǎn)換為CIE?XYZ三刺激值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，包括至少三個(gè)方位檢測器，其中所述至少三個(gè)方位檢測器被定向使得第一方位檢測器和第二方位檢測器彼此平行，而第三方位檢測器基本上垂直于所述第一方位檢測器和第二方位檢測器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，其中所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素彼此平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，其中所述發(fā)射波長對應(yīng)于紅色、綠色或藍(lán)色。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求6中任一項(xiàng)所述的光場
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光場檢測器，其中三個(gè)發(fā)光納米晶體像素被堆疊，使得它們形成半圓柱形配置或矩形金字塔形配置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求8中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，其中所述發(fā)光納米晶體像素包括鈣鈦礦納米晶體、ZnS:Cu2+/Mn2+、SrAl2O4:Eu2+/Dy3+熒光粉、上轉(zhuǎn)換納米顆粒、黑磷或其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光場檢測器，其中所述鈣鈦礦納米晶體是CsPbX3，其中X選自Cl、Br和/或I。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所述的光場檢測器，其中所述鈣鈦礦納米晶體的特征在于其發(fā)射波長約為445納米、約523納米或約652納米。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求11中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，其中每個(gè)方位檢測器的特征在于其大小約為1×1平方微米至約200×200平方微米。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求12中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，其中所述3D光場檢測器的特征在于其角度改變檢測極限小于0.015°。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，其中所述光場檢測器的特征在于其方位檢測器的密度約為每平方毫米80個(gè)方位檢測器至約每平方毫米200個(gè)方位檢測器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求14中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，其中所述透明基板是聚合物基板，或優(yōu)選是PDMS。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求15中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，其中所述電磁輻射的波長約為0.002納米至約500納米。
17.一種光場傳感器，包括：
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光場傳感器，進(jìn)一步包括被配置為將所述電信號(hào)轉(zhuǎn)換為三維笛卡爾坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或權(quán)利要求18所述的光場傳感器，其中所述傳感器的特征在于其在距離約為0.5米處具有約0.5毫米的準(zhǔn)確度。
20.根據(jù)權(quán)利要求17至權(quán)利要求19中任一項(xiàng)所述的光場傳感器，其中所述傳感器的特征在于其空間采樣密度約為每平方毫米300點(diǎn)至約每平方毫米600點(diǎn)。
21.一種制造光場檢測器的方法，包括：
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中形成或定位至少一個(gè)方位檢測器的步驟包括在硅模板中對所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素進(jìn)行光刻圖案化，并且在所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素上方固化聚合物，以便形成所述透明基板。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中形成或定位至少一個(gè)方位檢測器的步驟進(jìn)一步包括，在另一硅模板中對第三發(fā)光納米晶體像素進(jìn)行光刻圖案化，并且將其粘附到具有所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素圖案化的所述透明基板。
24.根據(jù)權(quán)利要求21至權(quán)利要求23中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素中的每一個(gè)包括被分散在聚合物基質(zhì)中的納米晶體。
25.根據(jù)權(quán)利要求21至權(quán)利要求24中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素各自獨(dú)立的特征在于其納米晶體密度為約0.001摩爾/毫升至約0.01摩爾/毫升。
26.根據(jù)權(quán)利要求21至權(quán)利要求25中任一項(xiàng)所述的方法，其中a)在透明基板上形成或定位至少一個(gè)方位檢測器包括在透明基板上排列多個(gè)方位檢測器，使得每個(gè)方位檢測器垂直于鄰近的方位檢測器而定向，
...【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
1.一種用于將電磁輻射的矢量轉(zhuǎn)換為彩色輸出的光場檢測器，其包括在透明基板上的至少一個(gè)方位檢測器，并且所述至少一個(gè)方位檢測器包括至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素，所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素具有相對于彼此不同的發(fā)射波長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光場檢測器，包括至少兩個(gè)彼此垂直定向的所述方位檢測器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的光場檢測器，包括至少三個(gè)方位檢測器，所述至少三個(gè)方位檢測器被配置為協(xié)作，以將所述電磁輻射的矢量轉(zhuǎn)換為cie?xyz三刺激值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，包括至少三個(gè)方位檢測器，其中所述至少三個(gè)方位檢測器被定向使得第一方位檢測器和第二方位檢測器彼此平行，而第三方位檢測器基本上垂直于所述第一方位檢測器和第二方位檢測器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，其中所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素彼此平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，其中所述發(fā)射波長對應(yīng)于紅色、綠色或藍(lán)色。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求6中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，其中所述至少兩個(gè)發(fā)光納米晶體像素是三個(gè)發(fā)光納米晶體像素。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光場檢測器，其中三個(gè)發(fā)光納米晶體像素被堆疊，使得它們形成半圓柱形配置或矩形金字塔形配置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求8中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，其中所述發(fā)光納米晶體像素包括鈣鈦礦納米晶體、zns:cu2+/mn2+、sral2o4:eu2+/dy3+熒光粉、上轉(zhuǎn)換納米顆粒、黑磷或其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光場檢測器，其中所述鈣鈦礦納米晶體是cspbx3，其中x選自cl、br和/或i。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所述的光場檢測器，其中所述鈣鈦礦納米晶體的特征在于其發(fā)射波長約為445納米、約523納米或約652納米。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求11中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，其中每個(gè)方位檢測器的特征在于其大小約為1×1平方微米至約200×200平方微米。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求12中任一項(xiàng)所述的光場檢測器，其中所述3d光場檢測器的特征在于其角度改變檢測極限...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉小鋼，衣路英，侯波，
申請(專利權(quán))人：新加坡國立大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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