[发明专利]一种基于钙钛矿可调滤光片阵列的计算重构型光谱探测器

说明书

本发明提供一种基于钙钛矿可调滤光片阵列的计算重构型光谱探测器，属于光谱探测器技术领域，包括钙钛矿滤光片阵列、感光相机和具有光谱计算重构模块的上位机；待测光谱入射至钙钛矿滤光片阵列被选择性吸收，再直射至感光相机，将透射光信号转化为电信号，输出的灰度图像被上位机获取处理，经光谱计算重构模块完成光谱重建。本发明利用不同组分的钙钛矿材料对不同波长光的特异性吸收特性，采用钙钛矿滤光片阵列实现分光功能；结合系统响应矩阵及系统响应结果向量，通过光谱计算重构算法实现光谱重建；本发明可大幅降低分光空间尺寸至微米级，并降低制备难度与成本，可针对不同探测需求改变钙钛矿滤光片阵列，提升光谱探测器兼容性。

技术领域

本发明属于光谱探测器技术领域，具体涉及一种基于钙钛矿可调滤光片阵列的计算重构型光谱探测器。

背景技术

光谱探测器是众多材料分析、环境分析等领域中的一项关键器件，用于探测入射光各波长光线的强度分布情况。其基本原理为：通过光谱分光平台，将入射光由波长混合的光束转换为光波长可随空间分布的光谱探测平面，并通过感光元件与可控狭缝等元件多次进行单一波长光组分的探测并转换为电信号，最终将各电信号与原始光谱信号一一对应，由此构建所探测的光谱信息。

随着光谱探测器的发展，光谱探测器逐步转向民用化，因此提出一种满足民用化、中微型化、简易化、低成本的光谱探测器十分具有应用价值。目前光谱探测器大多采用光的色散原理进行光谱分光，但会改变原光路方向。在采用相同感光元件的条件下，该方案的探测精度与分光空间尺寸具有强相关关系，具有更大的分光空间通常将实现更高的探测精度，因此导致在追求高精度的同时，光谱探测器的尺寸难以微型化，最小尺寸通常在厘米至分米级；同时该方案对分光元件及系统标定具有较高的精度需求。因此需要提出一种微型化、低成本、易制备的光谱探测器。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种基于钙钛矿可调滤光片阵列的计算重构型光谱探测器，通过调控钙钛矿滤光片阵列中各滤光片单元的组分，使各滤光片单元具有不同的光谱吸收特性，改变透过钙钛矿滤光片阵列的光谱信息，实现光线分光功能，经感光相机采集后，通过光谱计算重构算法进行光谱重建，本发明在降低光谱探测器尺寸的同时，降低制备成本及难度。

本发明具体技术方案如下：

一种基于钙钛矿可调滤光片阵列的计算重构型光谱探测器，其特征在于，包括依次设置的钙钛矿滤光片阵列、感光相机和上位机，所述上位机包括光谱计算重构模块；

待测光谱入射至钙钛矿滤光片阵列，经钙钛矿滤光片阵列选择性吸收后，直射至感光相机；感光相机将待测光谱的透射光信号转化为电信号，输出灰度图像；上位机获取并处理灰度图像，通过光谱计算重构模块进行待测光谱的光谱重建，得到重建结果(还原光谱)。

进一步地，所述钙钛矿滤光片阵列包括n个阵列排布的基于Cs_0.1MA_0.9Pb(Cl_xBr_yI_1-x-y)₃钙钛矿材料薄膜的滤光片单元，通过设计不同配比的Cs_0.1MA_0.9Pb(Cl_xBr_yI_1-x-y)₃钙钛矿材料薄膜(调控光吸收带隙)，获得具有不同光吸收度的滤光片单元，使钙钛矿滤光片阵列的光谱探测范围包含待测光谱范围；其中，0≤x，y≤1，且x+y≤1，n为正整数。

进一步地，所述计算重构型光谱探测器的最大探测波段为398～775nm，吸收带边能量范围为1.6～3.11eV。

进一步地，所述滤光片单元的尺寸至少覆盖感光相机的3×3个像素点范围。

进一步地，所述钙钛矿滤光片阵列的各滤光片单元可根据不同的待测光谱探测需求适应性调整替换。