一种高光谱探测集成模块及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高光谱探测集成模块及其制造方法，其中，该模块包括：玻璃固定翼条、外罩、电荷耦合元件CCD芯片陶瓷基座、CCD阵面及多通道或线性渐变滤光片；其中，所述CCD芯片陶瓷基座中有一凹槽，该凹槽的底部设有CCD阵面；所述多通道或线性渐变滤光片通过所述玻璃固定翼条固定在外罩上，所述外罩与所述CCD芯片陶瓷基座上表面通过树脂胶粘合密封；所述多通道或线性渐变滤光片伸入该凹槽中且与所述CCD阵面的距离小于预设值。通过采用本发明专利技术公开的高光谱探测集成模块及其制造方法，简化了光谱成像探测系统的复杂性，缩短了系统的设计周期和生产成本，提高了模块集成度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，其中，该模块包括：玻璃固定翼条、外罩、电荷耦合元件CCD芯片陶瓷基座、CCD阵面及多通道或线性渐变滤光片；其中，所述CCD芯片陶瓷基座中有一凹槽，该凹槽的底部设有CCD阵面；所述多通道或线性渐变滤光片通过所述玻璃固定翼条固定在外罩上，所述外罩与所述CCD芯片陶瓷基座上表面通过树脂胶粘合密封；所述多通道或线性渐变滤光片伸入该凹槽中且与所述CCD阵面的距离小于预设值。通过采用本专利技术公开的高光谱探测集成模块及其制造方法，简化了光谱成像探测系统的复杂性，缩短了系统的设计周期和生产成本，提高了模块集成度。【专利说明】
本专利技术涉及光谱成像
，尤其涉及一种高光谱探测集成模块及其制造方 法。
技术介绍
随着现代精密仪器技术的进步和探测要求的提高，光谱探测和光谱成像探测系统 逐渐朝着微型化、集成化方向发展，同时光谱分辨率也越来越高。光谱成像探测根据分光方 式不同可划分为棱镜分光型、滤光片分光型、光栅分光型和干涉型。棱镜和光栅色散型光谱 成像仪出现较早，技术最为成熟，绝大多数的光谱成像仪均采用此类分光技术。 棱镜和光栅的典型应用方式如图la-图lb狭缝位于准直镜的前焦面上，入射光经 过准直光学系统后，被棱镜或光栅色散，成像系统再将不同波长的入射光成像在探测器的 不同位置。 干涉型光谱成像探测技术在光路中加入干涉仪，如迈克尔逊干涉仪或Sagnac (萨 格纳克）仪，通过干涉采样结果与光谱之间的傅立叶变换关系推算光谱信息。使用Sagnac 干涉仪的光谱成像仪原理如图2所示。 由于棱镜、光栅色散型光谱成像探测和干涉型光谱成像探测系统的分光器件占用 了系统很大一部分空间，无法做到轻量化和小型化，同时大体积色散元件的存在也降低了 系统的稳定性。 目前，滤光片型光谱成像仪所使用的滤光片主要分为可调谐带通滤光片和薄膜干 涉滤光片两大类。其中可调谐带通滤光片又分为液晶可调谐滤光片（LCTF)和声光可调谐 滤光片（A0TF)。 LCTF的原理为光线通过液晶时产生相位差，由于双折射液晶造成的相位差可以通 过电压进行调节，即通过施加不同的电压可以使其不同波长的光发生干涉，从而实现分光 扫描的作用。通常情况液晶可调谐滤光片LCTF在光谱成像系统中有两种放置方式，一种 是LCTF位于镜头前，另一种是放在两镜头之间，即位于准直镜头和成像镜头之间。然而，受 LCTF的位置限制，同时需要液晶电压控制模块，系统的复杂性和体积比本专利技术要大，因此 LCTF光谱成像探测系统的分光元件和探测器无法集成化和微型化。 A0TF光谱成像仪的光学系统包括前置准直镜、A0TF和成像镜。光束经前置镜准直 后进入A0TF，经A0TF调谐后产生零级衍射光和正负一级偏振态正交的0与E衍射光，零级 光采用光学陷阱消除，正负一级衍射光经各自的成像光学系统后分别会聚在图像传感器阵 面上。然而，分光元件位于准直镜头和成像镜头之间，无法进行模块化集成；同时A0TF晶体 的物理特性使得光谱探测系统视场角较大的限制，因此该技术不适用于大视场光谱成像探 测环境的要求；此外，声光模块增加复杂性和体积。 此外，目前光谱成像探测技术几乎都采用分光元件和探测器分离的方法，采用 LCTF和A0TF的光谱成像探测技术还需要额外的电压模块或声光换能模块，系统的复杂性 高、体积大、抗扰性差且适用范围窄，无法进行模块化集成。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，简化了光谱成像探 测系统的复杂性，缩短了系统的设计周期和生产成本，提高了模块集成度。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的： 一种高光谱探测集成模块，该模块包括：玻璃固定翼条、外罩、电荷耦合元件CCD 芯片陶瓷基座、(XD阵面及多通道或线性渐变滤光片； 其中，所述C⑶芯片陶瓷基座中有一凹槽，该凹槽的底部设有(XD阵面；所述多通 道或线性渐变滤光片通过所述玻璃固定翼条固定在外罩上，所述外罩与所述CCD芯片陶瓷 基座上表面通过树脂胶粘合密封；所述多通道或线性渐变滤光片伸入该凹槽中且与所述 C⑶阵面的距离小于预设值。 一种高光谱探测集成模块的制造方法，该方法包括： 根据C⑶芯片陶瓷基座的尺寸加工一凹槽模板，基于该凹槽模板将所述多通道或 线性渐变滤光片的两端分别与玻璃固定翼条胶合后，通过该玻璃固定翼条固定在外罩上； 再将所述外罩安装在CCD芯片陶瓷基座上表面，并通过树脂胶粘合密封；其中，所 述多通道或线性渐变滤光片伸入所述CCD芯片陶瓷基座的凹槽中且与所述CCD芯片陶瓷基 座底部设置的C⑶阵面的距离小于预设值。 由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，将多通道滤光片或渐变滤光片与C⑶芯 片集成耦合，能够极大简化光谱成像探测系统的复杂性，缩短系统的设计周期和生产成本； 并将多通道或线性渐变滤光片所述CCD阵面的保持在较小的距离，可减小甚至消除光谱混 叠对光谱成像探测精度的影响；此外，通过配备不同焦距和孔径数的镜头，还可适应不同的 空间分辨率及信噪比下的探测要求。 【专利附图】【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 附图。 图la为本专利技术
技术介绍
提供的棱镜色散型光谱成像仪的示意图； 图lb为本专利技术
技术介绍
提供的光栅色散型光谱成像仪的示意图； 图2为本专利技术
技术介绍
提供的Sagnac干涉仪的光谱成像仪成像原理的示意图； 图3为本专利技术实施例一提供的一种高光谱探测集成模块的结构示意图； 图4为本专利技术实施例二提供的一种高光谱探测集成模块制造方法的流程图； 图5为本专利技术实施例二提供的滤光片玻璃固定翼条安装过程的示意图； 图6为本专利技术实施例二提供的滤光片外罩安装过程的示意图； 图7为本专利技术实施例二提供的整体耦合过程的示意图。 【具体实施方式】 下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本专利技术的保护范围。 实施例一 图3为本专利技术实施例一提供的一种高光谱探测集成模块的结构示意图。如图3所 示，其主要包括：玻璃固定翼条11、外罩12、CCD(电荷耦合元件）芯片陶瓷基座13、C⑶阵 面14及多通道或线性渐变滤光片15 ; 其中，所述(XD芯片陶瓷基座13中有一凹槽，该凹槽的底部设有C⑶阵面14 ;所述 多通道或线性渐变滤光片15通过所述玻璃固定翼条固定11在外罩12上，所述外罩12与 所述CCD芯片陶瓷基座13上表面通过树脂16胶粘合密封；所述多通道或线性渐变滤光片 15伸入该凹槽中且与所述C⑶阵面14的距离小于预设值。 进一步的，所述外罩12与所述(XD芯片陶瓷基座13上表面通过树脂16胶粘合密 封后，通过所述外罩上的通气孔注入惰性气体或抽真空17。 另外，图3中的附图标记1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高光谱探测集成模块，其特征在于，该模块包括：玻璃固定翼条、外罩、电荷耦合元件CCD芯片陶瓷基座、CCD阵面及多通道或线性渐变滤光片；其中，所述CCD芯片陶瓷基座中有一凹槽，该凹槽的底部设有CCD阵面；所述多通道或线性渐变滤光片通过所述玻璃固定翼条固定在外罩上，所述外罩与所述CCD芯片陶瓷基座上表面通过树脂胶粘合密封；所述多通道或线性渐变滤光片伸入该凹槽中且与所述CCD阵面的距离小于预设值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳青，张桂峰，李杨，周志胜，周锦松，聂云峰，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11