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[发明专利]基于超构透镜的像素级高效可见光拜耳滤色片-CN202310600085.6在审
发明人：李效欣;冯睿;丁卫强;孙芳魁;曹永印 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-05-25 - 公布日： 2023-08-04 - 主分类号： G02B3/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于超构透镜的像素级高效可见光拜耳滤色片，所述可见光拜耳滤色片包括在可见光波段具有高透射率的二氧化硅衬底和位于其上的超构透镜阵列单元，其中：超构透镜阵列单元为氮化硅纳米柱阵列，氮化硅纳米柱阵列为偏振不敏感的各向同性结构，由横截面为方形、十字形和方孔形的氮化硅纳米柱构成，每一个氮化硅纳米柱对应一个超像素单元，通过调整氮化硅纳米柱的尺寸参数实现430nm、520nm和635nm波长的独立聚焦。该滤色片利用单层超构透镜替代传统的微透镜阵列和滤色片阵列，可同时透过三原色并实现分类聚焦，完成类似拜耳滤色片的功能，实现可见光波段高效的全彩色成像。
基于透镜像素高效可见光拜耳滤色片

[发明专利]基于纵向折射率调制的超紧凑超宽带的波导模式转换器-CN202310600091.1在审
发明人：丁卫强;张燕霞;曹永印;冯睿;孙芳魁 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-05-25 - 公布日： 2023-08-04 - 主分类号： G02B6/14 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于纵向折射率调制的超紧凑超宽带的波导模式转换器，所述波导模式转换器包括宽度不同的输入波导和输出波导，以及具有纵向折射率调制功能的折射率微扰调制结构，其中：所述输入波导与输出波导采用非中心轴对称的方式连接；所述输出波导的横截面引入折射率微扰调制结构，折射率微扰调制结构位于输入波导和输出波导的拼接边界上且沿波导传输正方向延伸。本发明通过在波导的横截面设计一定长度的纵向的二元折射率调制结构，通过对纵向折射率区域的的长度和材料分布进行逆向设计优化，实现一个超紧凑、超宽带的模式转换，该方式可以拓展到任意阶模式的转换。本发明为提高片上集成系统中器件的集成度和性能提供了一种新的方法。
基于纵向折射率调制紧凑宽带波导模式转换器

[发明专利]一种硅基双重多量子阱的高速PIN探测器-CN202210700728.X有效
发明人：孙芳魁;丁卫强;安宁;张宇飞;冯睿;曹永印 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-06-20 - 公布日： 2023-07-14 - 主分类号： H01L31/0352 文献下载
摘要：一种硅基双重多量子阱的复合PIN探测器结构，包括P+(1)‑(4)区、N+(1)‑(3)区、深N阱DNW、三层Si/Si0.3Ge0.7应变量子阱、三层Si/Si0.4Ge0.6应变量子阱、本征层P‑EPI和P型衬底P‑SUB。深N阱DNW将探测器分为工作二极管和屏蔽二极管，增加了吸收光子的面积，将来自衬底深处的慢扩散载流子屏蔽，提升响应速度。插指P区和N区形横向电场，扩展了耗尽区面积，提升近表面的光子吸收。减小了载流子渡越距离。三层Si/Si0.3Ge0.7应变量子阱1将载流子限制在载流子迁移率更高的横向电场中的阱中，三层Si/Si0.4Ge0.6应变量子阱2形成的空穴势阱既中和多数慢扩散电子又限制慢扩散空穴的移动大幅提升器件的响应速度。本发明在兼顾力学稳定性同时，具有较高响应度和较短的响应时间。
一种双重多量高速 pin 探测器

[发明专利]基于纵向折射率调制的超紧凑超宽带的波导模式转换器-CN202211486075.6在审
发明人：丁卫强;曹永印;冯睿;张燕霞;孙芳魁 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-11-24 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： G02B6/14 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于纵向折射率调制的超紧凑超宽带的波导模式转换器，所述波导模式转换器包括宽度不同的输入波导和输出波导，以及具有纵向折射率调制功能的折射率微扰调制结构，其中：所述输入波导与输出波导采用非中心轴对称的方式连接；所述输出波导的横截面引入折射率微扰调制结构，折射率微扰调制结构位于输入波导和输出波导的拼接边界上且沿波导传输正方向延伸。本发明通过在波导的横截面设计一定长度的纵向的二元折射率调制结构，通过对纵向折射率区域的的长度和材料分布进行逆向设计优化，实现一个超紧凑、超宽带的模式转换，该方式可以拓展到任意阶模式的转换。本发明为提高片上集成系统中器件的集成度和性能提供了一种新的方法。
基于纵向折射率调制紧凑宽带波导模式转换器

[发明专利]基于超构透镜的像素级高效可见光拜耳滤色片-CN202211486566.0在审
发明人：冯睿;丁卫强;曹永印;李效欣;孙芳魁 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-11-24 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： G02B3/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于超构透镜的像素级高效可见光拜耳滤色片，所述可见光拜耳滤色片包括在可见光波段具有高透射率的二氧化硅衬底和位于其上的超构透镜阵列单元，其中：超构透镜阵列单元为氮化硅纳米柱阵列，氮化硅纳米柱阵列为偏振不敏感的各向同性结构，由横截面为方形、十字形和方孔形的氮化硅纳米柱构成，每一个氮化硅纳米柱对应一个超像素单元，通过调整氮化硅纳米柱的尺寸参数实现430nm、520nm和635nm波长的独立聚焦。该滤色片利用单层超构透镜替代传统的微透镜阵列和滤色片阵列，可同时透过三原色并实现分类聚焦，完成类似拜耳滤色片的功能，实现可见光波段高效的全彩色成像。
基于透镜像素高效可见光拜耳滤色片

[发明专利]基于横向自旋匹配机制的波导-拓扑光子晶体耦合结构-CN202211293938.8在审
发明人：丁卫强;史博建;曹永印;冯睿;孙芳魁 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-10-21 - 公布日： 2023-01-17 - 主分类号： G02B6/122 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于横向自旋匹配机制的波导‑拓扑光子晶体耦合结构，包括输入波导、拓扑光子晶体板、输出波导，入射光沿着+x方向上输入，经输入波导耦合进入拓扑光子晶体板，随后从拓扑光子晶体板耦合进入输出波导，所述输入波导由条形波导和耦合优化区域构成，耦合优化区域划分为正方形网格，每个网格由空气和硅两种材料填充，“1”代表填充硅材料，“0”代表填充空气，整个耦合优化区域用“0”、“1”矩阵表示，通过基因遗传优化算法优化耦合优化区域，实现波导‑拓扑光子晶体高效耦合。本发明在保持高效率耦合的同时，结合拓扑光子晶体免疫缺陷和背向散射特性，为集成光学芯片的实现提供了强有力的支撑。
基于横向自旋匹配机制波导拓扑光子晶体耦合结构

[发明专利]基于消色差超透镜的宽带全斯托克斯矢量偏振检测器件-CN202211295133.7在审
发明人：丁卫强;李效欣;冯睿;曹永印;孙芳魁 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-10-21 - 公布日： 2022-12-20 - 主分类号： G01J4/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于消色差超透镜的宽带全斯托克斯矢量偏振检测器件，所述偏振检测器件包括二氧化硅衬底和设置在二氧化硅衬底上的亚波长单元结构，其中：所述亚波长单元结构由四个模块组成，分别为x线偏振消色差超透镜、y线偏振消色差超透镜、45°线偏振消色差超透镜和右旋圆偏振消色差超透镜。由于矢量偏振态可以由x、y、45°线偏振和右旋圆偏振光的光强计算获得，因此通过提取宽带范围的四焦点能量，可以同时重建宽波段入射光的斯托克斯参数，实现宽带矢量偏振状态的检测。本发明提出的结构可与成熟的CMOS图像传感器集成，大大提高了器件的集成度，可用于消色差偏振测量、宽带偏振成像等超表面功能器件，对推进超表面的实用化具有重要意义。
基于色差透镜宽带斯托矢量偏振检测器件

[发明专利]一种微测辐射热计的三层像元结构-CN202110655660.3有效
发明人：冯睿;安宁;孙芳魁;丁卫强;曹永印 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2021-06-11 - 公布日： 2022-10-25 - 主分类号： G01J5/48 文献下载
摘要：一种微测辐射热计的三层像元结构，包括光吸收层、热敏层、电极层及其衬底。光吸收层与热敏层之间形成光学谐振腔，通过中空桥柱相连，减小微桥热容。热敏层将热敏电阻层最大化增加对红外透过光的吸收率，电极层将电极桥腿从两端弯曲摆布，增加桥腿的长度，减少热导。热敏层与电极层上下均铺有钝化层，电极桥腿分别与热敏电阻层和衬底相连，实现电学连通和热学连通。本发明在兼顾时间响应常数的同时，具有较高的红外吸收率和较低的热导，有效提高了像元的温升，具有更高的温度响应率和热灵敏度。
一种辐射热三层结构

[发明专利]一种基于介质超表面的全光模拟运算系统及运行方法-CN202210722611.1在审
发明人：丁卫强;薄百川;冯睿;曹永印;孙芳魁 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-06-20 - 公布日： 2022-09-16 - 主分类号： G02B27/00 文献下载
摘要：一种基于介质超表面的全光模拟运算系统及运行方法，属于光学计算技术领域，所述光学系统由输入信号源、傅里叶透镜、计算超表面、逆傅里叶透镜和输出信号探测面组成，所有光学元件均为竖直准直放置，计算超表面基底为二氧化硅，介质单元为二氧化钛长方体，利用超表面进行光场矢量调制的原理，提出将偏振与光场偏振分量的振幅链接起来，作为对光场各个偏振分量振幅进行调制的手段。由此设计了数种新型的，具有一维一阶微分、一维二阶微分、特定方向微分、Laplace算子等运算功能的光学模拟运算系统。本发明在拥有较高集成度的同时，实现了多种光学模拟运算功能，具有更精确和更多样的运算能力。
一种基于介质表面模拟运算系统运行方法

[发明专利]一种动态等离子体像素及其全彩调节方法-CN202010988339.2有效
发明人：冯睿;丁卫强;孙芳奎;曹永印;王琳;李航;史博建 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2020-09-18 - 公布日： 2022-07-26 - 主分类号： G09F9/313 文献下载
摘要：本发明一种动态等离子体像素及其全彩调节方法，属于光学调控技术领域。本发明解决了现有通过改变像素集合性质和介电性质的方法实现的动态调节颜色过程中，无法实现全色调节的问题。本发明提供的动态等离子体像素由三种不同类型的颜色模块组成，其相互之间的角度为60°，该像素在不改变结构特性或周围环境的情况下，通过照明不同偏振方向的线偏振光，可以在整个色相范围内快速而精确地控制颜色。同时，通过对颜色模块的适当选择和布局，可以针对不同的初始输出颜色和颜色调优顺序等各种动态过程灵活定制。此外，利用单个模块或引入黑色模块，将动态色彩调优扩展到非彩色、白色或黑色。该像素具有相当大的潜力成为下一代彩色像素集成液晶极化器。
一种动态等离子体像素及其全彩调节方法

[发明专利]一种高效样品微粒汇集装置及光学汇集方法-CN202011155192.5有效
发明人：丁卫强;王琳;孙芳魁;曹永印;冯睿 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2020-10-26 - 公布日： 2021-09-03 - 主分类号： G01N1/28 文献下载
摘要：本发明公开了一种高效样品微粒汇集装置及光学汇集方法。利用汇集装置的硅圆环(1)，通过调整入射光波长控制硅圆环(1)内激发出的谐振在产生谐振的硅圆环(1)中，光强分布呈现亚波长强局域特性，且局域位置与波长无关，只与孔(2)的周期分布有关；N个周期分布的孔(2)分布可形成周期分布的势阱并稳定捕获微粒。本发明为了克服现有技术对低浓度微粒的捕获难度较大的问题。
一种高效样品微粒汇集装置光学方法

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