基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路的制作方法

本发明涉及红外焦平面探测器，尤其涉及一种基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路。

背景技术：

1、红外焦平面探测器是红外探测技术的核心元器件，其对物体的红外辐射进行探测，经过集成在探测器内部的读出电路对信号进行积分，然后保存、放大、处理等一系列操作，获取目标和背景的图像信息。红外焦平面探测器具有低发现率、强抗干扰力、高度环境适应能力、较强的目标辨认能力以及体积小重量轻等优点，因此广泛应用深空遥感探测、地球资源勘查、气象监测预报、医疗检测诊断等领域。近年来，随着红外探测器材料和器件制备工艺的不断发展，各类红外系统的性能得到快速提升，其应用领域越来越广，已发展成为当代信息化社会、信息化军事等诸多领域不可替代的重要技术装备。

2、微纳光学波前调控集成光电探测系统与常规光电探测系统的区别是前者将微纳光学超表面集成到光敏芯片的表面上，以满足特殊目标信号采集。偏振探测功能通过集成偏振探测系统的设计实现，集成光谱探测系统则可实现中波波段的光谱滤光功能。微纳光学探测器相较于常规光学探测器的最大特点是其面阵各区域信号量差别较大，如使用常规读出电路读出，无法保证全部信号大摆幅输出。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路，以实现微纳光学探测器面阵全信号大摆幅输出。

2、根据本发明实施例的基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路，所述集成光电探测芯片包括多个光敏元，每个所述光敏元集成有一个偏振片，所述多个光敏元集成有n种不同偏振方向的偏振片，n≥2；

3、所述读出电路包括：

4、全像素阵列，包括阵列排布的多个像素单元电路，所述多个像素单元电路与所述多个光敏元一一对应，每个所述像素单元电路适于与其对应的光敏元通过铟柱电连接，以将所述光敏元的光电流信号通过所述铟柱流向对应的像素单元电路；所述像素单元电路有n档积分电容增益；

5、数字电路模块，用于控制每个所述像素单元的积分电容增益；

6、输出控制单路，用于控制输出所述全像素阵列存储的电压信号。

7、根据本发明实施例的基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路制备方法，所述集成光电探测芯片包括多个光敏元，每个所述光敏元集成有一个偏振片，所述多个光敏元集成有n种不同偏振方向的偏振片，n≥2；

8、所述读出电路制备方法包括：

9、制备具有n档积分电容增益的像素单元电路；

10、根据所述多个光敏元的分布规律，将多个所述像素单元电路例化为全像素阵列；

11、制备数字电路模块，并将所述数字电路模块与所述全像素阵列电连接，以实现所述数字电路模块对每个所述像素单元的积分电容增益的控制；

12、制备输出控制单路，并将所述输出控制单路与所述全像素阵列电连接，以实现所述输出控制单路对所述全像素阵列存储的电压信号的输出控制。

13、根据本发明实施例的基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路，所述集成光电探测芯片包括多个光敏元，每个所述光敏元集成有一个滤光单元，所述多个光敏元集成有对应n种不同光谱的滤光单元，n≥2；

14、所述读出电路包括：

15、全像素阵列，包括阵列排布的多个像素单元电路，所述多个像素单元电路与所述多个光敏元一一对应，每个所述像素单元电路适于与其对应的光敏元通过铟柱电连接，以将所述光敏元的光电流信号通过所述铟柱流向对应的像素单元电路；每个所述像素单元电路有一档积分电容增益，所述多个像素单元电路对应n档积分电容增益；

16、输出控制单路，用于控制输出所述全像素阵列存储的电压信号。

17、根据本发明实施例的基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路制备方法，所述集成光电探测芯片包括多个光敏元，每个所述光敏元集成有一个滤光单元，所述多个光敏元集成有对应n种不同光谱的滤光单元，n≥2；

18、所述读出电路制备方法包括：

19、制备n组像素单元电路，所述n组像素单元电路与n档积分电容增益一一对应；

20、根据所述多个光敏元的分布规律，将所述n组像素单元电路例化为全像素阵列；

21、制备输出控制单路，并将所述输出控制单路与所述全像素阵列电连接，以实现所述输出控制单路对所述全像素阵列存储的电压信号的输出控制。

22、采用本发明实施例，可以实现对微纳光敏芯片的信号采集和读出，解决了常规读出电路读出微纳光敏芯片信号输出电压摆幅不一致的问题。

23、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路，其特征在于，所述集成光电探测芯片包括多个光敏元，每个所述光敏元集成有一个偏振片，所述多个光敏元集成有n种不同偏振方向的偏振片，n≥2；

2.如权利要求1所述的基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路，其特征在于，所述多个光敏元集成有四种不同偏振方向的偏振片；

3.如权利要求2所述的基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路，其特征在于，所述数字电路模块通过8位控制字实现四档积分电容增益的独立控制。

4.一种基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路制备方法，其特征在于，所述集成光电探测芯片包括多个光敏元，每个所述光敏元集成有一个偏振片，所述多个光敏元集成有n种不同偏振方向的偏振片，n≥2；

5.如权利要求4所述的基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路制备方法，其特征在于，所述多个光敏元集成有四种不同偏振方向的偏振片；

6.如权利要求5所述的基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路制备方法，其特征在于，所述数字电路模块通过8位控制字实现四档积分电容增益的独立控制。

7.一种基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路，其特征在于，所述集成光电探测芯片包括多个光敏元，每个所述光敏元集成有一个滤光单元，所述多个光敏元集成有对应n种不同光谱的滤光单元，n≥2；

8.如权利要求7所述的基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路，其特征在于，所述集成光电探测芯片包括n个光敏区域，每个光敏区域对应一种光谱，每个所述光敏区域包括至少一个所述光敏元；

9.一种基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路制备方法，其特征在于，所述集成光电探测芯片包括多个光敏元，每个所述光敏元集成有一个滤光单元，所述多个光敏元集成有对应n种不同光谱的滤光单元，n≥2；

10.如权利要求9所述的基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路制备方法，其特征在于，所述集成光电探测芯片包括n个光敏区域，每个光敏区域对应一种光谱，每个所述光敏区域包括至少一个所述光敏元；

技术总结
本发明公开了一种基于微纳光学波前调控的集成光电探测芯片的读出电路，用于实现微纳光学探测器面阵全信号大摆幅输出。集成光电探测芯片包括多个光敏元，每个光敏元集成有一个偏振片，多个光敏元集成有N种不同偏振方向的偏振片，N≥2；读出电路包括：全像素阵列，包括阵列排布的多个像素单元电路，多个像素单元电路与多个光敏元一一对应，每个像素单元电路适于与其对应的光敏元通过铟柱电连接，以将光敏元的光电流信号通过铟柱流向对应的像素单元电路；像素单元电路有N档积分电容增益；数字电路模块，用于控制每个像素单元的积分电容增益；输出控制单路，用于控制输出全像素阵列存储的电压信号。

技术研发人员：苑宁,喻松林,李敬国
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十一研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16