光学滤波器和利用其的光学装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种滤波器，包括：第一反射板和第二反射板；电介质区，其介于第一反射板与第二反射板之间，并且其中折射率不同的至少两种物质交替地布置；以及缓冲层，其布置在电介质区与第一反射板和第二反射板中的至少一个之间，其中在至少两个位置存在两种物质的相对体积比不同的区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学滤波器和利用其的光学装置
本专利技术在此公开了一种光学滤波器，更具体地说，公开了一种用于通过相对简单和小的结构控制传输中心波长的光学滤波器以及一种利用该光学滤波器的光学装置。
技术介绍
线性可变滤波器(LVF)是一种具有法布里－珀罗谐振器结构的光学滤波器，具有腔体厚度沿长度方向线性变化的结构。在LVF中，设置下镜层和上镜层，其中电介质腔介于它们之间。由于其中厚度沿长度方向变化的线性结构，这种LVF在工艺再现性方面具有局限性。此外，使用典型LVF的光谱仪的分辨率由LVF的高度-长度比确定，因此难以最小化光谱仪元件。特别地，由于线性结构，这不利于生产率，这是由与二维成像传感器技术的不良工艺兼容性造成的。由于LVF的每个位置的透射谱是由连续的谱的重叠形成的，并且LVF与光电检测器之间的集成不是单片的，所以LVF与光电检测器阵列间隔开，并且由于因此导致的杂散光效应，滤波器性能降低。此外，美国专利登记No.5,726,805公开了一种包括电介质层的平面光学滤波器。根据该专利，所述光学滤波器包括反射层和电介质层，并且所述电介质层具有在其中形成的周期结构，并且所述周期结构设有沟槽或凹槽。然而，根据该方案，衬底彼此连接，因此很难理解制造工艺，并且可能成本很高。中心波长也可能不容易调整。
技术实现思路
技术问题本专利技术提供了一种具有小型化结构的光学滤波器。本专利技术还提供了一种能够通过提高工艺再现性来提高生产率的光学滤波器结构。本专利技术还提供了一种光学滤波器结构，用于使与光电检测器的单片性和集成变得容易，通过最小化滤波器与检测器之间的距离来防止杂散光效应，以及改进波长可变范围和诸如带外抑制性能的性能。技术方案本专利技术的实施例提供了一种光学滤波器，该光学滤波器包括：彼此分离的第一反射层和第二反射层；电介质区，其介于第一反射层与第二反射层之间，并且其中折射率不同的两种材料交替地布置；以及缓冲层，其布置在电介质区与第一反射层和第二反射层中的至少一个之间，其中存在其中交替地布置的两种材料的相对体积比不同的至少两个滤波器区。在实施例中，两种材料可交替地布置，并且存在其中两种材料的相对宽度比不同的至少两个滤波器区。一对所述两种材料的宽度可小于通过滤波器的光的波长。在实施例中，在一个方向上，可允许一对邻近的所述两种材料分别与一对邻近的两种其它材料具有相同宽度，或者其中两种材料的相对体积比彼此不同的滤波器区可在平面内位于两个或更多个方向上。在实施例中，还可将平行于反射层的中间反射层加至电介质区的中间区。在这种情况下，光学滤波器具有基于中间反射层设有上结构和下结构的两个双谐振腔的结构。在这种情况下，上结构和下结构中的每一个可以或不可包括缓冲层。也就是说，还可在电介质区与第一反射层、第二反射层和中间反射层中的至少一个之间包括缓冲层。本专利技术的实施例提供了一种光学装置，该光学装置包括：彼此分离的第一反射层和第二反射层；电介质区，其介于第一反射层与第二反射层之间，并且折射率彼此不同的至少两种材料交替地布置；以及缓冲层，其布置在电介质区与第一反射层和第二反射层中的至少一个之间，其中存在其中交替地布置的两种材料的相对体积比不同的至少两个滤波器区，并且光电检测器分别对应于滤波器区设置。光学装置可为分光镜、CMOS图像传感器或高光谱成像装置。本专利技术的实施例提供了一种光学装置，该光学装置包括：透光衬底；以及以上光学滤波器，其设置在透光衬底的上部上，并且按照分离的模块类型集成。有益效果本专利技术的光学滤波器结构可通过包括这种电介质区而被小型化：其允许存在两种材料的相对体积比不同的至少两个区。另外，本专利技术的光学滤波器结构可通过提高工艺再现性来提高产率。另一方面，本专利技术的光学滤波器结构通过以下步骤允许与光电检测器的一体化和集成变得容易：包括彼此平行的第一反射板和第二反射板和介于它们之间并且包括两种材料的电介质区；以及最小化滤波器与检测器阵列之间的距离，以防止杂散光效应并提高性能。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的光学滤波器的纵向剖视图；图2是图1的电介质区的平面图；图3和图7示出了示出根据本专利技术的实施例的制造光学滤波器的方法的流程图；图8和图9是根据本专利技术的实施例的二维光学滤波器的电介质区的平面图；图10示出了根据本专利技术的实施例的其它光学滤波器的剖视图；图11示出了根据本专利技术的实施例的其它光学滤波器的剖视图；图12至图19示出了一维结构的光学滤波器的仿真结果，图20和图22示出了平面结构为二维的光学滤波器结构；图24示出了根据本专利技术的实施例的其它光学滤波器的剖视图；图25和图26是用于将单谐振腔结构与本专利技术的双谐振腔结构比较的仿真文档，并且图27是用于比较包括色散布拉格反射器(DBR)的双谐振腔结构的仿真文档；图28示出了根据本专利技术的实施例的其它光学滤波器的剖视图；图29和图30是用于比较其中将缓冲器加至本专利技术的双谐振腔结构的结构的仿真文档；图31示出了根据本专利技术的实施例的其它光学滤波器的剖视图；图32示出了根据本专利技术的实施例的其它光学滤波器的剖视图；图33是根据本专利技术的实施例的另一光学滤波器的剖视图；图34示出了根据本专利技术的实施例的光学装置的示例；图35是根据本专利技术的实施例的一维分光镜的概念图；图36示出了用于在L曲线分析方法中确定最佳a值的L曲线分析方法的计算示例，图37示出了L曲线函数的L曲线(左)和曲率(右)，图38是示出计算结果的曲线图，计算结果示出了用于降低滤波器系统中的系统噪声的Savitzky-Golay滤波器应用和根据其的信号恢复性能；图39是示出分光镜中的每个滤波器的滤波器函数的重叠情况的概念图，图40示出了根据滤波器函数的半峰全宽(FWHM)计算的重叠函数的仿真曲线图，图41是其中在根据本专利技术实施例的分光镜中计算根据滤波器函数的重叠的误差值(％)的仿真曲线图；图42示出了在根据本专利技术的实施例的分光镜中根据FWHM用于各个波长的原始信号和恢复的信号；图43是根据本专利技术的实施例的二维分光镜的概念图；图44和图45是根据本专利技术的实施例的图像传感器的概念图；以及图46是包括根据本专利技术的实施例的高光谱图像传感器的滤波器阵列的概念图。具体实施方式现在将参考附图根据本文公开的示例性实施例详细地给出描述。为了参照附图进行简要描述，可以给相同或相似组件提供相同或相似的参考编号，并且不再重复对其的描述。一般来说，诸如“模块”和“单元”的后缀可以用来指元件或组件。本文使用这种后缀的目的仅仅是为了便于说明书的描述，并且后缀本身不旨在提供任何特殊的含义或功能。在本专利技术中，为了简洁起见，一般省略了本领域普通技术人员所熟知的内容。附图用于帮助容易地理解各种技术特征，并且应当理解，这里给出的实施例不受附图的限制。因此，除了附图中特别列出的那些之外，本专利技术应被解释为延伸到任何改变、等同物和替代物。图1是根据本专利技术的实施例的一维光学滤波器的纵向剖视图，并且图2是图1的电介质区的平面图。参照图1和图2，将提供关于根据本专利技术的实施例的光学滤波器100的结构的描述。本专利技术的光学滤波器100包括第一反射层110和第二反射层120、电介质层130和缓冲层140。第一反射层110和第二反射层120可形成光学滤波器100的两个侧表面。例如，第一反射层110和第二反射层120可按照一维类型布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学滤波器，包括：彼此分离的第一反射层和第二反射层；电介质区，其介于所述第一反射层与所述第二反射层之间，并且在所述电介质区中，折射率不同的两种材料交替地布置；以及缓冲层，其布置在所述电介质区与所述第一反射层和所述第二反射层中的至少一个之间，其中，存在其中交替地布置的所述两种材料的相对体积比不同的至少两个滤波器区。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.22 KR 10-2016-01064161.一种光学滤波器，包括：彼此分离的第一反射层和第二反射层；电介质区，其介于所述第一反射层与所述第二反射层之间，并且在所述电介质区中，折射率不同的两种材料交替地布置；以及缓冲层，其布置在所述电介质区与所述第一反射层和所述第二反射层中的至少一个之间，其中，存在其中交替地布置的所述两种材料的相对体积比不同的至少两个滤波器区。2.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，所述两种材料交替地布置，并且存在其中所述两种材料的相对宽度比不同的至少两个滤波器区。3.根据权利要求2所述的光学滤波器，其中，在一个方向上，允许一对邻近的所述两种材料分别与一对邻近的两种其它材料具有相同宽度。4.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，所述两种材料由第一材料和第二材料构成，所述第一材料包括多个并且按照预定间隔布置，所述第二材料包围所述第一材料。5.根据权利要求2所述的光学滤波器，其中，一对所述两种材料的宽度小于通过滤波器的光的波长。6.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，其中所述两种材料的相对体积比彼此不同的所述滤波器区在平面内位于两个或更多个方向上。7.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中，所述第一反射层和所述第二反射层是金属层或色散布拉格反射器(DBR)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敬锡，黄圭元，金元穆，金寅昊，李旭圣，郑斗硕，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR