[发明专利]具有改进的透射率的近红外光学干涉滤波器

说明书

本发明涉及一种具有改进的透射率的近红外光学干涉滤波器。干涉滤波器包括层堆叠，该层堆叠包括至少无定形氢化硅的层和一种或多种介电材料的层的多个层，该一种或多种介电材料的折射率在1.9至2.7的范围内并且例如为Si₃N₄、SiO_xN_y、Ta₂O₅、Nb₂O₅或TiO₂。设计干涉滤波器以具有在750nm至1000nm的范围内的通频带中心波长。与使用SiO₂作为低折射率层的类似干涉滤波器相比，折射率在1.9至2.7的范围内的介电材料的层提供更小的角度偏移。

本专利申请是申请号为201680006986.0、申请日为2016年1月22日、发明名称为“具有改进的透射率的近红外光学干涉滤波器”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年1月23日提交的美国临时专利申请序列No.67/107,112的优先权，其全部内容通过引用全部并入本文。

技术领域

以下公开内容涉及光学领域、光滤波器领域和相关领域。

背景技术

已知的透射干涉滤波器采用交替的硅层和二氧化硅(SiO₂)层的堆叠。已知这种器件用于低至约1100nm的短波和中波红外，因为硅和SiO₂在该范围内都是透明的。通过硅的吸收的开始反应来控制较低的波长阈值(对应于上光子能量阈值)，其中硅的结晶形式具有约1.12eV的带隙。这些器件中的硅的主要优点是其折射率高。光学干涉滤波器的光谱分布尤其取决于照明的角度。随着角度增加，滤波器转移到较短的波长。这种角度偏移取决于所使用的材料和这些材料的分布。较高的折射率导致更少的角度偏移。对于窄频带滤波器，当将滤波器用于光学系统时，角度偏移的量限制了滤波器的有用带宽。在具有大角度接收角的系统中，与由较低折射率的材料构成的滤波器相比，构造成产生低角度偏移的滤波器可以具有更窄的通频带，因此具有更大的噪声抑制。

为了将器件操作扩展到近红外，还已知将硅氢化以便采用氢化无定形硅(a-Si:H)和SiO₂的交替层。通过将硅氢化，降低了材料损耗和折射率。通过这种方法，可以实现在800nm至1000nm范围内操作具有非常高性能的干涉滤波器。

本文公开了一些改进。

发明内容

本公开涉及干涉滤波器，该干涉滤波器包括至少一层无定形氢化硅和至少一层一种或多种介电材料的多个层的堆叠，该一种或多种介电材料的折射率低于该无定形氢化硅的折射率，其中该一种或多种介电材料的层包括折射率在1.9至2.7的范围内的介电材料的层。

在一些实施方案中，干涉滤波器包括至少具有最佳添加的氮的无定形氢化硅(aSi:H,N)的层以及一种或多种介电材料(例如SiO₂、SiO_x、SiO_xN_y)的层的多个层的堆叠，该介电材料具有在1.9至2.7的范围内的高折射率。将干涉滤波器设计为通频带中心波长在750nm至1100nm的范围内。与使用SiO₂作为低折射率层的类似干涉滤波器相比，折射率在1.9至2.7的范围内的介电材料的层具有更小的角度偏移。

以下更具体地公开本公开的这些和其他非限制特征。

附图说明

下面为附图的简要说明，这些说明是为了示出本文所披露的示例性实施方案，而并非是为了对其加以限制。现在将参照附图对本发明的优选实施方案进行描述，其中：

图1示意性地示出了用于制造如本文所公开的具有改进的透射率和/或减小的角度偏移的近红外光学干涉滤波器的溅射沉积系统。