CN119497815A 3d光场检测器、传感器及其制造方法 （新加坡国立大学）

2024.12.27PCT/SG2023/0503612023.05.24WO2023/229530EN2023.11.30本公开涉及一种用于将电磁辐射的矢量转括其光场检测器的光场传感器以及制造光场检2述至少两个发光纳米晶体像素具有相对于彼此不同的3.根据权利要求1或权利要求2所述的光场检4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的光场检测器，包括至少三个方位检测器，其中所述至少三个方位检测器被定向使得第一方位检测器和第二方位检测器彼此平5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的光场检7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的特征在于其大小约为1×1平方微米至约2特征在于其方位检测器的密度约为每平方毫米80个方位检测器至约每平方毫米200个方位b)被电磁耦合到所述光场检测器的彩色电荷耦合器件(CCD)，用于将所述彩色输出转318.根据权利要求17所述的光场传感器，进一步包括被配置为将所述电信号转换为三19.根据权利要求17或权利要求18所述的光场传感器，其中所述传感器的特征在于其20.根据权利要求17至权利要求19中任一项所述的光场传感器，其中所述传感器的特征在于其空间采样密度约为每平方毫米300点至约每平方毫其中，每个方位检测器包括至少两个发光纳米晶体像素22.根据权利要求21所述的方法，其中形成或定位至少一个方位检测器的步骤包括在23.根据权利要求21所述的方法，其中形成或定位至少一个方位检测器的步骤进一步24.根据权利要求21至权利要求23中任一项所述的方法，其中所述至少两个发光纳米25.根据权利要求21至权利要求24中任一项所述的方法，其中所述至少两个发光纳米晶体像素各自独立的特征在于其纳米晶体密度为约0.0026.根据权利要求21至权利要求25中任一项所述的方法，其中a)在透明基板上形成或其中，每个方位检测器包括至少两个发光纳米晶体像素4[0002]尽管材料和半导体工艺上的进步已经彻底改变了微/纳米光电检测器的设计和制光子晶体的庞大光学元件与像素化光电二极管相组合来测量表征相位信息的光场。然而，[0011]在一些实施例中，发光纳米晶体像素包括钙钛矿纳米晶体、ZnS:Cu2+/Mn2+、5[0014]在一些实施例中，每个方位检测器的特征在于其大小约为1×1平方微米至约200[0021]b)被电磁耦合到3D光场检测器的彩色电荷耦合器件(CCD)，用于将彩色输出转换[0024]在一些实施例中，传感器的特征在于其空间采样密度约为每平方毫米300点至约6图描绘了图案化像素的侧视图。g.通过将钙钛矿纳米晶体阵列集成到彩色CCD中所制造的[0039]图4示出了通过像素化颜色编码的X射线(0.089纳米)和可见光(405纳米)的波前7像素的蓝色逐渐变弱。[0042]图7示出了3D成像的实验装置。通过经过准直器和扩束器的组合将光准直并延伸[0043]图8示出了使用钙钛矿纳米晶体[0047]光场检测是一种捕获自由空间中光线的强度以及精确方提供了一种基于光刻图案化钙钛矿纳米晶体阵列的可扩展方法，该方法可以确定从X射线到可见光(0.002700纳米)波长范围内的入射射线的辐射矢量。多色发射钙钛矿纳米晶体成像和卫星自主导航的新应用。[0049]光场检测器或3D光场传感器的基本单元是包括多色发射钙钛矿纳米晶体的单个8[0052]因此，本发明提供了一种用于将电磁辐射的矢量转换为彩色输出的3D光场检测发光纳米晶体像素可以被堆叠在一起，使得它们形成半圆柱形配置或矩形金字塔形配置。9矿纳米晶体可以是CsPbBr3和/或CsP[0065]在一些实施例中，每个方位检测器的特征在于其大小约为1×1平方微米至约200[0073]b)被电磁耦合到3D光场检测器的彩色电荷耦合器件(CCD)，用于将彩色输出转换[0075]彩色CCD可以是索尼ICX274AL传感器，其芯片大小为10毫米×14毫米(水平×垂特别是被编程为基于如本文中所提到的公式将电信号转换为空间坐标[0080]在一些实施例中，传感器的特征在于其空间采样密度约为每平方毫米300点至约些实施例中，至少两个发光纳米晶体像素各自独立的特征在于其纳米晶体密度为约0.001配置为协作以将电磁辐射的矢量转换为CIEX[0100]特别是，由钙钛矿纳米晶体组成的单个方位检测器由ZnS:Cu2+/Mn2+和SrAl2O4:Eu2+/Dy3+荧光粉制成的检测器相比，由钙钛矿纳米晶体制成的是由于钙钛矿纳米晶体的色彩覆盖范围更广且色XYZ三色发光值(图2b)。最小可检测的角度改变由颜色响应的对比度以及颜色传感器的信算每个入射光束的方位角和仰角θ,其中α1和α2是从两个方位检测器的发射颜色中获得简单起见，由平行于x轴的检测器所检测到的角度用αi,j表示(i[0105]基于像素化的钙钛矿纳米晶体阵列的光场传感器的直接应用是3D成像和光检测当每个方位检测器的颜色响应以及入射光角度的对应图。为了定量评估原型的成像性能，[0106]像素化颜色转换的另一个重要应用是在从X射线到可见光(0.002_500纳米)的超首先通过将光场传感器放置在距X射线源14毫米和20毫米处来表征硬X射线束的发散波前应上转换纳米颗粒或具有可调带隙的黑磷可以将角度检测扩展到近红外以及甚至微米波2(技术级90％)和环己烷(色谱级99.9％)均购自西格玛二甲基硅氧烷(PDMS)基板制备所用的Sylgard184硅树脂弹性体试剂盒购自道康宁(Dow[0114]使用具有200千伏加速电压的FEITecnaiG20透射电子显微镜对合成的钙钛矿纳纳米晶体在连续或重复的X射线辐照和光激发循环下显示出[0116]基于像素化钙钛矿纳米晶体阵列的3D光场传感器是通过简单的成型工艺制造的[0119]基于钙钛矿纳米晶体阵列的3D光场传感器在准直LED光源下进行了校准。电动旋像就被用作确定光入射角的各个角度检测像100毫米和25毫米的焦距进行了优化，从而允许通过开发的高分辨率3D光场传感器标识不的以下表达式获得光束的方位角和仰角θ:简单起见，由平行于x轴的检测器检测到的角度用αi,j标示(i和j是上的投影PzL1与光轴O0Z0的夹角为θ0。图9b和图9c示出了透镜1的坐标系在XOZ平面和相机的坐标系在XOZ平面和Y0O0Z0平面上的投影。射线P0P1在X1O1Z1平面上的投影与光轴yy了δy2′d＝145光斑在检测器上移动大约1微米，这对于像素大小为3_10微米的常规CCD而言是无法区分[0186]其中s是比例因子，K是相机的内部参数矩阵，R是相机在世界坐标系中的旋转矩此外，使用Matlab的相机校准库toolbox_calib对收集到的图像中的特征点进行标识和处[0194]将领会的是，对所描述实施例的各个方面进行许多另外的的修改和置换是可能