高分辨率偏振成像传感器：铝纳米线与CCD技术结合

"这篇文献分析了用于探测部分偏振光的成像传感器，特别是采用了1000×1000个CCD成像元件，每个元件配备有铝纳米线偏振滤波器，旨在提高在光学散射环境中的成像效果。这种传感器通过四个方向偏移45°的微偏振滤波器来捕捉不同偏振状态的光信息，具有45dB的信噪比，40frame/s的帧率以及300mW的功耗。其在多个领域有广泛应用，如增强云/雾环境下的目标对比度，水下成像，非接触指纹检测，早期皮肤癌检测和视网膜手术等。文章介绍了设计微偏振滤波器阵列的要求，包括45°偏移的滤光片、匹配的像素间距、高消光比和防止串扰。文中还详细探讨了传感器的光学测量结果，如响应度、线偏振度、偏振角和消光比，显示出高精度的性能。" 本文主要关注的是部分偏振光的探测技术，具体是通过一种创新的成像传感器实现的。这个传感器的核心是1000×1000个CCD成像元件，每个元件都集成了铝纳米线结构，这些纳米线宽70nm，高70nm，间距140nm，形成了微偏振滤波器阵列。滤波器阵列由四个方向偏移45°的元素组成，这样可以有效地捕捉到不同偏振状态的光，这对于在光学散射环境中（例如云、雾）提高目标的对比度至关重要。 此外，该传感器在水下成像中也有应用，能够创建场景的深度图，同时还能用于区分化学异构体和大气污染物，执行非接触式指纹检测，以及在生物医学领域进行早期皮肤癌检测和视网膜手术。为了实现这些功能，传感器采用四个线偏振滤波器（45°），并与CCD或CMOS成像阵列结合，通过标准的数字图像处理算法恢复图像信息。 然而，由于运动导致的偏振信息提取不准确，帧速率可能会降低。为了优化性能，微偏振阵列设计需满足特定要求，包括设置4个偏振光滤光片，确保像素间距与底层光电探测器匹配，保持高消光比以减少干扰，并防止相邻像素之间的串扰。 在光学测量部分，论文展示了传感器的响应度、线偏振度、偏振角和消光比的详细数据。结果显示，该传感器具有优异的线性误差和均方根值，证明了其在偏振成像领域的高效和精确性。最大消光比在不同波长下也表现出较高的数值，进一步验证了其在实际应用中的优良性能。