[发明专利]可变滤光器及基于此的波长选择传感器

权利要求书

1.一种滤光器，所述滤光器在波长范围内具有横向可变的透射波长，所述滤光器包括：

带通滤光器，其包括由交替布置的第一层和第二层组成的叠层，所述第一层和第二层分别包括第一材料和第二材料，并具有横向变化的厚度，用于提供所述横向可变的透射波长；和

阻挡滤光器，其包括由交替布置的第三层和第四层组成的叠层，所述第三层和第四层分别包括第三材料和第四材料，并具有与所述第一层和所述第二层的所述横向变化的厚度相协调的横向变化的厚度，用于阻挡波长范围内的大于或小于所述横向可变的透射波长的波长；

其中所述第一材料、所述第二材料和所述第四材料分别包括不同的材料，使得所述第一材料的折射率小于所述第二材料的折射率，所述第二材料的折射率小于所述第四材料的折射率，且所述第二材料的吸收系数小于所述第四材料的吸收系数；且

其中所述带通滤光器还包括至少一个第五层，所述第五层包括所述第四材料，且所述第五层被布置于所述带通滤光器内的光驻波的局部最小值的区域内，由此所述带通滤光器的阻挡波长区被拓宽，且所述带通滤光器的厚度被减小。

2.如权利要求1所述的滤光器，其中所述第一材料和所述第三材料由电介质材料组成。

3.如权利要求2所述的滤光器，其中所述第一材料和所述第三材料由相同的电介质材料组成。

4.如权利要求3所述的滤光器，其中所述电介质材料包括二氧化硅。

5.如权利要求1所述的滤光器，其中所述第四材料包括半导体材料。

6.如权利要求5所述的滤光器，其中所述半导体材料包括硅，所述第一材料和所述第三材料包括二氧化硅。

7.如权利要求6所述的滤光器，其中所述第二材料选自由二氧化钛、五氧化二钽、五氧化铌，和五氧化二钽与五氧化铌的合金所组成的组。

8.如权利要求1所述的滤光器，其中所述第一材料和所述第三材料的折射率在1.35至1.6之间，所述第二材料的折射率在1.8至2.5之间，所述第四材料的折射率在2.6至4.5之间。

9.如权利要求8所述的滤光器，其中所述波长范围从900nm到1700nm，且其中所述带通滤光器和所述阻挡滤光器在对应于所述横向可变的透射波长为1300nm的位置处的总厚度小于20μm。

10.如权利要求9所述的滤光器，还包括在所述波长范围内透明的基底；其中所述带通滤光器由所述阻挡滤光器支撑，所述阻挡滤光器由所述基底支撑。

11.如权利要求1所述的滤光器，其中所述阻挡滤光器包括第一部分和第二部分，分别用于阻挡大于和小于所述横向可变的透射波长的波长，其中所述带通滤光器被置于所述阻挡滤光器的所述第一部分与所述第二部分之间的光路上。

12.如权利要求11所述的滤光器，其中所述第一材料和所述第三材料包括二氧化硅，所述第二材料包括五氧化二钽或五氧化铌，所述第四材料包括硅；其中所述带通滤光器包括不超过20层，且其中所述阻挡滤光器包括不超过60层。

13.如权利要求12所述的滤光器，其中所述带通滤光器和所述阻挡滤光器的总厚度不大于10μm。

14.如权利要求1所述的滤光器，其中所述横向可变的透射波长沿所述滤光器的长度维度单调可变。

15.如权利要求14所述的滤光器，其中所述横向可变的透射波长沿所述长度维度以对数方式可变。

16.一种波长选择传感器，包括：

如权利要求14所述的滤光器；和

与所述滤光器耦合的光电探测器的阵列，其中所述光电探测器沿所述长度维度间隔布置，由此，所述光电探测器的阵列中的不同的光电探测器针对从与所述光电探测器的阵列相对一侧入射到所述滤光器上的不同波长的光作出响应。

17.如权利要求16所述的波长选择传感器，其中所述光电探测器的阵列包括用于所述滤光器的基底。

18.如权利要求17所述的波长选择传感器，其中所述光电探测器具有不同的高度，并且所述光电探测器的阵列还包括布置在所述光电探测器上方的平面化层，其中所述光电探测器支撑所述滤光器。