[发明专利]一种集成式红外带通滤波器及其制造方法和光谱仪

权利要求书

1.一种集成式红外带通滤波器，其特征在于，包括一金属层，所述金属层中形成贯通的微米或纳米孔阵列，通过微米或纳米金属孔的光的特征波长λ_max满足以下公式：

这里，a表示金属孔的排列周期，i和j表示与阵列散射阶次相关的整数，ε_m和ε_d分别表示金属和介电材料的介电常数。

2.根据权利要求1所述的集成式红外带通滤波器，其特征在于，具有多个金属孔阵列，各阵列具有不同的金属孔排列周期和/或金属孔形状和/或金属孔排列方式。

3.根据权利要求1所述的集成式红外带通滤波器，其特征在于，所述金属孔为圆柱体或方柱体或横截面为六边形或多边形的柱体。

4.根据权利要求1所述的集成式红外带通滤波器，其特征在于，所述金属孔的排列方式为正方形或蜂窝形，所述蜂窝形为以一个金属孔为中心，与周围的金属孔形成正六边形。

5.根据权利要求1所述的集成式红外带通滤波器，其特征在于，所述金属为Cr、Al、Au和Ag中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的集成式红外带通滤波器，其特征在于，金属孔的排列周期a＝2～20微米。

7.根据权利要去1-6中任一项所述的一种集成式红外带通滤波器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.在衬底基板上各向同性地沉积一金属薄膜层，所述衬底基板为不吸收红外线的材料，所述金属层厚度为50纳米至500纳米；

b.在所述金属层上形成一光刻胶层或电子束胶层；

c.通过光刻技术在所述光刻胶层或通过电子束曝光在所述电子束胶层形成中空的微米或纳米孔阵列，所述微米或纳米孔具有特定形状；

d.利用刻蚀技术去除所述微米或纳米孔内暴露的金属层；以及

e.通过去胶溶剂去除残留的所述光刻胶或电子束胶，形成微米或纳米金属孔阵列。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的一种集成式带通滤波器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.在衬底基板上形成一光刻胶层或电子束胶层；

b.通过光刻技术在所述光刻胶层或通过电子束曝光在所述电子束胶层形成微米或纳米柱体阵列，所述微米或纳米柱体具有特定形状，所述微米或纳米柱体之间暴露所述衬底基板；

c.在所述暴露的衬底基板的表面和所述微米或纳米柱体的表面各向同性地层积一金属薄膜层；以及

d.通过去胶溶剂去除所述微米或纳米柱体及其上的金属薄膜层，形成微米或纳米金属孔阵列。

9.根据权利要求7或8所述的制造方法，其特征在于，所述规定形状为圆形或方形或六边形或多边形的对称图形。

10.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，步骤b中所述蚀刻技术为干法蚀刻或湿法化学蚀刻。

11.根据权利要求7或8所述的制造方法，其特征在于，所述衬底材料为CaF或Ge或光敏芯片。

12.一种光谱仪，其特征在于，包括：根据权利要求1～6中任一项所述的集成式红外带通滤波器，以及设置在所述红外带通滤波器下方的光电探测器，其中，所述集成式红外带通滤波器的每个金属孔底部均设有一个探测器以将不同波长的红外光转换成电学信号。

13.根据权利要求12所述的光谱仪，其特征在于，将在所述集成式红外带通滤波器的直径或宽度相同的金属孔下面分别设置的多个探测器替换为一个大面积阵列光电探测器。