分布式布拉格反射器系统及方法技术方案

一种分布式布拉格反射器包括形成为第一厚度的第一层以及形成为第二厚度的第二层。一种形成分布式布拉格反射器的方法包括形成具有第一厚度的第一层以及形成具有第二厚度的第二层。利用邻近该分布式布拉格反射器的光波段的中心波长的波长确定该第一和第二厚度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可以与微机电(MEMS)设备一起使用的分布式布拉格反射器(DBR)系统及方法。
技术介绍
在静电彩色印刷应用中，希望具有测量印刷的彩色精确度的系统。例如，可以将分光光度计与彩色印刷机一起使用，来进行色彩检测和测量。还可以将分光光度计用于静电印刷中的色彩检测和测量。可以将具有法布里-珀罗空腔滤光器的分光光度计与硅光电探测器集成，然后可以将光纤用于将光垂直输入以检测颜色。可以静电调整法布里-珀罗空腔厚度，以分析透射光信号的光谱分布。可以将电荷驱动模式用于调整该法布里-珀罗空腔滤光器，以避免由于使用电压驱动模式而造成的静电不稳定性。这种配置比电压驱动模式提供了更好的线性。分布式布拉格反射器(DBR)广泛用于提高光电设备的性能，该设备例如发光设备、分光光度计、调制器和光电探测器。例如，可以将DBR用于提高基于MEMS的全宽度阵列法布里-珀罗分光光度计的反射率，例如分辨率，该分光光度计能够用于在线静电色彩测量。对于一些DBR应用而言，出于诸如制造成本等经济方面的考虑，限制了DBR层的数量。当形成DBR时，必须确定该DBR的每层的厚度。希望在该DBR的光波段上为均匀的高反射率。为了获得在该光波段上的均匀高反射率，可以利用λ0/4n来确定该DBR每层的厚度，其中λ0是该光波段的中心波长，n是该层材料的光学折射率。尽管利用这种方法可以提高该DBR对于接近λ0的波长的反射率，但是对于远离λ0的波长，例如邻近中心波长的波长的反射率未提高到希望的程度。
技术实现思路
基于上述问题，需要对于一定光波段具有均匀高反射率的。一种分布式布拉格反射器，包括形成为第一厚度的第一层和形成为第二厚度的第二层。一种形成分布式布拉格反射器的方法包括形成具有第一厚度的第一层，以及形成具有第二厚度的第二层。利用邻近该分布式布拉格反射器的光波段中心波长的波长确定该第一和第二厚度。该DBR可以用于分光光度计、光电探测器、可调谐激光器、可调谐半导体发光二极管和/或可调谐有机发光二极管中。可以将半导体光电探测器的DBR形成为具有均匀增长的反射率，以提高该光电探测器的性能。此外，发光二极管的DBR可以形成为提高电致发光，从而提高发光二极管的性能。可以将DBR用作具有高反射率和窄波长范围的光谱滤光器。然而，通过优化DBR层对的厚度，可以提高对于某个波长带的反射率。例如，可以对于约为400nm-700nm的光波段优化一对、两对或三对Si-SiO2DBR中每层的厚度。附图说明参考下面附图详细描述系统和方法的各种示例性实施例，其中图1是分光光度计的示例性图示；图2是比较具有DBR的设备与不具有DBR的设备的反射率结果的示例性图示；图3是表示通过测试两对Si-SiO2DBR得到的反射率结果的示例性图示；图4表示了当DBR包括层厚度由λ0/4n确定的一对Si-SiO2层时的反射率结果的示例性图示；图5表示了包括层厚度不同于λ0/4n的一对Si-SiO2层的DBR的示例性图示；图6表示了图5中的一对DBR的反射率结果的示例性图示；图7表示了当DBR包括层厚度由λ0/4n确定的两对Si-SiO2层时的反射率结果的示例性图示；图8表示了包括层厚度不同于λ0/4n的两对Si-SiO2层的DBR的示例性图示；图9表示了图8所示的两对DBR的反射率结果的示例性图示；图10表示了当DBR包括层厚度由λ0/4n确定的三对Si-SiO2层时的反射率结果的示例性图示； 图11表示了包括层厚度不同于λ0/4n的三对Si-SiO2层的DBR的示例性图示；图12表示了图11所示的三对DBR的反射率结果的示例性图示；图13表示了示出当根据基于不同反射率系数选择的波长确定了每对层的层厚度时的反射率结果的示例性图示；图14是示出当根据基于不同反射率系数选择的波长确定了每对层的层厚度时的反射率结果的另一示例性图示。具体实施例方式以下描述的分布式布拉格反射器(DBR)系统及方法可以与微机电(MEMS)设备一起使用。为了方便，以下描述的DBR系统及方法用于分光光度计中。然而，应当理解，在不背离本说明书的精神和范围的情况下，可以将该DBR系统及方法用于诸如光电探测器、可调谐激光器、可调谐半导体发光二极管、可调谐有机发光二极管或者其它使用DBR的任何设备中。图1是表示分光光度计100的示例性图示。该分光光度计100可以包括具有光电探测器175的基底185，该光电探测器可以是p-i-n光电二极管。该分光光度计100可以包括硅晶片190，该硅晶片190具有刻蚀在其中的凹槽192。可以在刻蚀圆孔195之前进行光刻构图。通过匹配光纤199的直径可以确定圆孔195的尺寸。可使用法布里-珀罗空腔滤光器110，其可包括用作底部分布式布拉格反射器(DBR)120的三对四分之一波长Si/SiN.sub.x叠层115、气隙空腔125和用作顶部DBR 130的两对四分之一波长Si/SiN.sub.x叠层115。可以将氧化铟锡(ITO)用于形成透明底部电极135和透明顶部电极140。通过在透明底部电极135与透明顶部电极140上施加100伏特范围内的电压，或者在透明底部电极135和透明顶部电极140上施加10.sup.-11库仑范围内的电荷，可以使顶部DBR 130变形，以改变气隙空腔125的高度，从而实现气隙空腔125的高度改变大约300到500nm。电极135和140构成了电容器。法布里-珀罗空腔滤光器110可以具有相关的电容。随着气隙空腔125的高度降低，法布里-珀罗透射峰值向较短波长偏移，这时气隙空腔125的高度降低到左侧。图2是比较具有DBR的设备与不具有DBR的设备的反射率结果的示例性图示。在许多光电应用中，设备的性能关键取决于光学反射率。例如，基于上述法布里-珀罗空腔(硅与空气之间的反射率约为0.3)并且不具有DBR的分光光度计100产生了图2的线201所示的通过空腔的透射率(反射率)。线201的宽阔形状对于该分光光度计100而言将产生低分辨率。然而，在该分光光度计100中包括DBR可以提高该设备的反射率。例如，如果将DBR用于将反射率提高到0.9，则可以将反射率的全光谱线宽减小到约10nm波段(如图2中的线202所示)。0.9的反射率和10nm的波段将满足大多数彩色分光光度计的要求。图3是表示通过测试两对Si-SiO2DBR而得到的反射率结果的示例性图示。该DBR可以形成为包括具有交替的高和低折射率的一组层，这是因为不同的材料提供了良好的光学对比度。例如，该DBR层可以由Si和SiO2构成。Si具有约3.5的折射率，SiO2具有约1.45的折射率。利用用于DBR的麦克斯韦等式，可以精确控制两对Si-SiO2DBR的层的厚度。具体讲，每个DBR层i的厚度li可以由其折射率ni和中心波长λ0按照如下等式来确定li＝λ0/4ni等式(1)图3表示了通过测试Si基底上的两对Si-SiO2DBR获得的数据，其中利用等式(1)来确定层厚度。利用图3中A点处的约为850nm的中心波长λ0，可以确定DBR中每层的厚度，以获得超过0.8的高折射率。尽管在850nm时的高折射率是可以接受的，但是如图3中B点处所示的接近868nm时的反射率是不可接受的。实际上，图3中B点处的反射率可能造成诸如分光光度计之类的一些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式布拉格反射器，包括：形成为第一厚度的第一层；以及形成为第二厚度的第二层，其中利用邻近该分布式布拉格反射器的光波段的中心波长的波长确定该第一和第二厚度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：YR王，JA库比，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]