用于微型光谱仪的具有高透射和大抑制范围的干涉滤波器制造技术

本发明专利技术涉及用于接收入射光（135）且选择将被透射入射光的光成分（115）的干涉滤波器（100）。该干涉滤波器（100）包括金属镜（110）、电介质镜（130）和布置在金属镜（110）和电介质镜（130）之间的垫片（120）。金属镜（110）和电介质镜（130）配置成使得垫片（120）中的光学干涉能够选择将被透射入射光的光成分（115）。相对于现有技术方法，利用一个金属镜和一个电介质镜允许在减小滤波器中的总层数且减小用于去除透射边带所必需的附加滤波器数目的同时，实现具有高精细度和大抑制带的光谱响应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学滤波器，且更具体而言涉及干涉滤波器和包括这种干涉滤波器的微型光谱仪。
技术介绍
近年来，研发了包括多个光源的照明系统。这种照明系统的实例是结构(例如，房间、大堂或车辆)中的若干组光源的布置，它允许消费者获得用于该结构的所需周围环境。诸如发光二极管(LED)的光源被电驱动以产生特定光谱的光。各个光源的光谱会由于光源不同而不同，随时间变化且与驱动电平相关。因而，为了实现照明系统的适当控制，光谱的精确测量是必须的。测量照明系统的光谱的一种方法是使用包括耦合到光电检测器的窄带滤色器阵列的光谱仪。每个光电检测器测量经由相应滤色器滤过的光谱的一小部分。使用源于多个光电检测器的相应结果，可以重构整个光谱。一种类型的窄带滤色器是包括通过垫片层分离的两个电介质镜的干涉滤波器。尽管这种滤波器提供所需波长处的较高的透射和极窄的响应，但这种类型的滤波器具有的固有缺点在于除了所需的波长，还存在滤波器的抑制带之外的透过滤波器的其他波长(即，边带)。为了消除边带，滤波器必须与高通和低通滤波器组合。这增加了包括这种滤波器的设备的复杂性和成本。另外，边带导致这种情形为了选择将被透射入射光的光成分，不仅垫片层的厚度需要变化，而且电介质镜的厚度也需要变化。这对于光谱仪应用是有问题的。对于这些应用，希望尽可能在层中具有小变化以获得光谱可见部分中必须的尽可能多的不同滤波器响应。另一种类型的窄带滤色器是包括通过垫片层分离的两个金属镜的干涉滤波器。这种滤波器典型地未受到针对电介质镜提及的边带问题的困扰。此外，增加金属镜的厚度允许使得响应变窄。然而，这种滤波器的透射不可能与使用电介质镜的滤波器几乎一样高，这是因为增加金属镜的厚度还导致所需波长处的减小的透射。另外，作为从光学角度最优选的金属，银在周围环境条件下具有较差稳定性。因此，典型地需要附加封装来保护银，这同样增加了包括这种镜的设备的复杂性和成本。如前文所说明，在现有技术中存在提供在所需波长具有高透射、窄响应、大抑制带、和在周围环境条件中具有良好稳定性的干涉滤波器的需要。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种改善的和成本有效的干涉滤波器，以及包含这种干涉滤波器的微型光谱仪。本专利技术的一个目的通过一种干涉滤波器实现，该干涉滤波器包括金属镜、电介质镜和位于金属镜和电介质镜之间的垫片。金属镜和电介质镜配置成使得垫片中的光学干涉能够选择将被透射入射光的光成分。金属镜可以包括银，而电介质镜可以包括在高折射率材料上布置低折射率材料的至少一个重复单元的四分之一波长叠层。垫片可以包括腔体，该腔体填充以气体(优选地惰性气体)或非气体材料，该气体或非气体材料对于将被透射入射光的光成分是光学透明的。相对于在背景部分中描述的基于金属镜的滤波器和基于电介质镜的滤波器来讲，组合一个电介质镜和一个金属镜允许具有所选光成分的较高透射值，且允许在保持镜厚度恒定的同时通过仅改变垫片的厚度在较宽波长范围内调节干涉滤波器的选择性。还公开了包括这种干涉滤波器的微型光谱仪。微型光谱仪还包括配置成用于检测干涉滤波器透射的光成分的光电检测器。此外，提供一种用于制造至少第一干涉滤波器以用于接收入射光且选择将被透射入射光的第一光成分的方法。该方法包括以下步骤提供第一金属镜；在第一金属镜之上提供垫片；和在垫片之上提供电介质镜。第一金属镜、基本在第一金属镜之上提供的垫片的一部分、和基本在所述基本在第一金属镜之上提供的垫片的一部分之上提供的电介质镜的一部分形成第一干涉滤波器，以用于接收入射光且选择将被透射入射光的第一光成分。本专利技术的主旨在于通过包含由垫片分离的金属镜和电介质镜提供混合光学干涉滤波器。对于固定厚度的金属镜和电介质镜，可以通过选择或控制垫片厚度来获得滤波器的所需光谱响应。相对于现有技术方法来讲，以这种方式利用一个金属镜和一个电介质镜允许在减小滤波器中总层数且减小用于去除透射边带所必需的附加滤波器数目的同时，实现了具有高精细度和大抑制带的光谱响应。再者，根据本专利技术的一个实施例，提供金属镜作为底镜且使用垫片和电介质镜覆盖金属镜允许防止金属镜劣化，且在维持保护金属镜的同时有助于结构的划片或锯切。当在此使用时，术语“光”表示可见光谱内或外的光学辐射。权利要求2和权利要求7的实施例有利地允许通过改变垫片的厚度或组成选择将被透射入射光的光成分。例如，通过改变组成以控制折射率，有效光学厚度改变。因而，这允许调节将被透射入射光的光成分的选择。权利要求10和15的实施例详细说明在保持金属镜和电介质镜的厚度恒定的同时，垫片的厚度可以变化以选择将被透射的光成分。权利要求3和8的实施例有利地公开了在保持金属镜和电介质镜的厚度恒定的同时，用于改变垫片厚度的范围和与将被透射入射光的光成分相关的范围。权利要求4和14的实施例使得能够保护金属镜以免受周围环境条件的影响。权利要求5的实施例允许在金属镜之下包含垫片层。权利要求9的实施例允许在微型光谱仪中包含多于一组的干涉滤波器和用于检测光成分的光电检测器，该光成分在将被透射的多个波长中分别不同。权利要求12的实施例有利地允许制造两个干涉滤波器。在特定实施例中，垫片和电介质镜中至少一个可以同时布置在两个滤波器之上。权利要求13的实施例有利地公开了可以在包括光电检测器的衬底上制造至少一个干涉滤波器。此后，将更详细描述本专利技术的各实施例。然而应当意识到，这些实施例不应解读为限制本专利技术的保护范围。附图说明附图中 图I是根据本专利技术一个实施例的混合滤波器的示意性说明； 图2A说明长波长范围中7层混合滤波器的光谱响应； 图2B说明长波长范围中具有变化垫片厚度的7层混合滤波器的光谱响应； 图3A说明短波长范围中7层混合滤波器的光谱响应； 图3B说明短波长范围中具有变化垫片厚度的7层混合滤波器的光谱响应； 图4A是根据本专利技术一个实施例的具有两个混合滤波器的设备示意性说明； 图4B是根据本专利技术另一实施例的具有两个混合滤波器的设备示意性说明； 图5是根据本专利技术一个实施例的微型光谱仪的示意性说明；和 图6示出根据本专利技术一个实施例的微型光谱仪的应用。具体实施例方式图I是根据本专利技术一个实施例的混合金属-电介质滤色器100的示意性说明。如所不，混合滤波器100包括金属镜110和电介质镜130。垫片120夹置在金属镜110和电介质镜130之间。金属镜110可以包括诸如银(Ag)或铝(Al)的金属薄层。电介质镜130可以包括在高折射率材料之上布置低折射率材料的一个或更多重复单元的电介质四分之一波长反射器叠层。金属镜110和电介质镜130对于特定应用感兴趣波长的光是半反射的。只要对于感兴趣波长的光是基本透明的，垫片120可以包括任意材料。在可见波长范围内，垫片120例如可以包括5102、1102、51队了&205或21^。垫片120还可以包括填充以液体、空气、或气体、优选地惰性气体的腔体。在下面的讨论中，假设金属镜110布置在衬底上，垫片120包括布置在金属镜110之上的固体材料，且电介质镜130布置在垫片120之上。然而，在其他实施例中，电介质镜130可以布置在衬底上，垫片120 (气体或固体)布置在电介质镜130和金属镜110之间，金属镜110布置成为覆盖电介质镜130和垫片120的顶镜(top mirr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：EJ梅杰，CE蒂梅林，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：