CN107250741B - 用于光学干涉计的镜板及光学干涉计 - Google Patents

用于光学干涉计的镜板及光学干涉计 Download PDF

Info

Publication number
CN107250741B
CN107250741B CN201580077176.XA CN201580077176A CN107250741B CN 107250741 B CN107250741 B CN 107250741B CN 201580077176 A CN201580077176 A CN 201580077176A CN 107250741 B CN107250741 B CN 107250741B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor
sensor electrode
substrate
electrode
runner plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201580077176.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107250741A (zh
Inventor
A.瓦普拉
C.霍姆伦德
A.里斯桑恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Finnish National Technical Research Center Joint-Stock Co
Original Assignee
Finnish National Technical Research Center Joint-Stock Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Finnish National Technical Research Center Joint-Stock Co filed Critical Finnish National Technical Research Center Joint-Stock Co
Publication of CN107250741A publication Critical patent/CN107250741A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107250741B publication Critical patent/CN107250741B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00596—Mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/008—MEMS characterised by an electronic circuit specially adapted for controlling or driving the same
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0286—Constructional arrangements for compensating for fluctuations caused by temperature, humidity or pressure, or using cooling or temperature stabilization of parts of the device; Controlling the atmosphere inside a spectrometer, e.g. vacuum
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0297—Constructional arrangements for removing other types of optical noise or for performing calibration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/001—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on interference in an adjustable optical cavity
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/142—Coating structures, e.g. thin films multilayers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/0816—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
    • G02B5/0825—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers the reflecting layers comprising dielectric materials only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/284—Interference filters of etalon type comprising a resonant cavity other than a thin solid film, e.g. gas, air, solid plates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Abstract

一种用于法布里‑珀罗干涉计(300)的镜板(100)包括：‑基底(50)，其包括硅(Si)，‑在基底(50)上实施的半透明反射涂层(110)，‑在基底(50)上形成的去耦结构(DC1)，‑在去耦结构(DC1)之上形成的第一传感器电极(G1a)，以及‑第二传感器电极(G1b)，其中去耦结构(DC1)包括电绝缘层(60a)，以及第一稳定电极(G0a)，其位于第一传感器电极(G1a)与基底(50)之间。

Description

用于光学干涉计的镜板及光学干涉计
技术领域
一些变型涉及法布里-珀罗干涉计。
背景技术
法布里-珀罗干涉计包括第一半透明镜和第二半透明镜，它们布置成形成光学腔。法布里-珀罗干涉计可提供一个或多个透射峰。透射峰的光谱位置可通过改变镜之间的距离来改变。镜之间的距离可称为镜间隙或称为镜间距。执行光谱测量可包括确定透射峰的光谱位置。干涉计可包括用于监测可调整的镜间隙的电容传感器。例如，干涉计的透射峰的光谱位置可通过监测电容传感器的电容来确定。
发明内容
一些变型涉及一种法布里-珀罗干涉计。一些变型涉及一种用于法布里-珀罗干涉计的镜板。一些变型涉及一种包括法布里-珀罗干涉计的设备。一些变型涉及一种生产用于法布里-珀罗干涉计的镜板的方法。一些变型涉及一种用于确定法布里-珀罗干涉计的光谱位置的方法。一些变型涉及一种生产法布里-珀罗干涉计的方法。一些变型涉及通过法布里-珀罗干涉计测量光谱数据。一些变型涉及校准法布里-珀罗干涉计。
根据一个方面，提供了一种用于法布里-珀罗干涉计(300)的镜板(100)，镜板(100)包括：
-基底(50)，其包括硅(Si)，
-在基底(50)上实施的半透明反射涂层(110)，
-在基底(50)上形成的去耦结构(DC1)，
-在去耦结构(DC1)之上形成的第一传感器电极(G1a)，以及
-第二传感器电极(G1b)，
其中去耦结构(DC1)包括电绝缘层(60a)，以及第一稳定电极(G0a)，其位于第一传感器电极(G1a)与基底(50)之间。
根据一个方面，提供了一种用于生产用于法布里-珀罗干涉计(300)的镜板(100)的方法，该方法包括：
-提供基底(50)，其包括硅，
-在基底(50)上实施半透明反射涂层(110)，
-在基底(50)上形成去耦结构(DC1)，
-在去耦结构(DC1)之上形成第一传感器电极(G1a)，以及
-形成由基底(50)支撑的第二传感器电极(G1b)，
其中去耦结构(DC1)包括电绝缘层(60a)，以及第一稳定电极(G0a)，其位于第一传感器电极(G1a)与基底(50)之间。
根据一个方面，提供了一种法布里-珀罗干涉计(300)，其包括第一镜板(100)和第二镜板(200)，第一镜板(100)包括：
-基底(50)，其包括硅，
-在基底(50)上实施的半透明反射涂层(110)，
-在基底(50)上或其中形成的去耦结构(DC1)，
-在去耦结构(DC1)之上形成的第一传感器电极(G1a)，以及
-第二传感器电极(G1b)，
第二镜板(200)包括第三传感器电极(G2a)和第四传感器电极(G2b)，使得第一传感器电极(G1a)和第三传感器电极(G2a)形成第一传感器电容器(C1)，第二传感器电极(G1b)和第四传感器电极(G2b)形成第二传感器电容器(C2)，第一传感器电容器(C1)的电容(C1)表示法布里-珀罗干涉计(300)的镜间隙(dF)，
其中去耦结构(DC1)包括电绝缘层(60a)，以及第一稳定电极(G0a)，其位于第一传感器电极(G1a)与基底(50)之间。
去耦结构可布置成减少或防止从第一传感器电极到第二传感器电极经由硅基底的耦合。法布里-珀罗干涉计的镜板可包括一个或多个去耦结构来改善测量准确性。
法布里-珀罗干涉计包括第一镜板和第二镜板。干涉计的透射峰的光谱位置可通过改变镜间隙来改变。干涉计可包括用于监测镜间隙的传感器电极。传感器电极可形成传感器电容器，使得传感器电容器的电容取决于镜间隙。镜间隙的改变可改变传感器电极之间的距离。改变传感器电极之间的距离可改变传感器电容器的电容。因此，传感器电容器的电容可取决于镜间隙，使得镜间隙可基于传感器电容器的电容监测。
镜板的反射涂层和传感器电极可在硅基底上实施，例如，以便以低制造成本提供非常稳定的结构。干涉计可为微机电系统(MEMS)。硅可在比1.1μm更长的波长下大致透明。因此，干涉计可适合用于红外区域。在相比于硼硅酸盐玻璃，硅的光谱吸收可大致低于比2μm更长的波长下的低膨胀率硼硅酸盐玻璃("BK7")的光谱吸收。然而，硅基底的邻近可干扰电容传感器电极的操作。硅的导电性可取决于操作温度，且传感器电极可耦合至基底。传感器电极可经由基底耦合至彼此。耦合至基底可引起监测镜间隙中的温度相关的误差。改变基底的导电性可干扰镜间隙的电容监测。干涉计可包括一个或多个去耦结构，其可布置成抑制或消除干扰作用。
去耦结构可包括绝缘层和稳定电极。稳定电极可在传感器电极与基底之间形成，以便使传感器电极与基底去耦。绝缘层可使传感器电极与稳定电极绝缘。稳定电极可保持在固定电势下，以便使传感器与基底去耦。特别地，稳定电极可接地。稳定电极可消除传感器电极与基底之间的电容串扰。稳定电极可稳定来自传感器电极的泄漏电流的大小。由于稳定电极，从传感器电极到基底的未知和/或改变的泄漏电流可由明确限定的泄漏电流替换。在一个实施例中，可完全消除泄漏电流。
附图说明
在以下示例中，将参照附图来更详细描述实施例，在附图中：
图1在截面侧视图中通过举例示出了包括法布里-珀罗干涉计的分光计，
图2通过举例示出了法布里-珀罗干涉计的光谱透射峰，
图3通过举例示出了镜间隙与传感器电容器的电容之间的关系，
图4a在截面侧视图中通过举例示出了包括寄生电容器的法布里-珀罗干涉计，
图4b在截面侧视图中通过举例示出了图4a的法布里-珀罗干涉计的寄生电容器，
图4c示出了代表图4a的干涉计的电容器电路，
图5a在截面侧视图中通过举例示出了包括稳定电极的法布里-珀罗干涉计，
图5b通过举例示出了稳定电极的效果，
图5c示出了代表图5a的干涉计的电容器电路，
图6a至图6f在截面侧视图中通过举例示出了用于生产包括稳定电极的镜板的方法步骤，
图6g通过举例示出了用于生产包括稳定电极的镜板的方法步骤，
图7a在三维分解视图中通过举例示出法布里-珀罗干涉计的第一镜板和第二镜板，
图7b在三维视图中通过举例示出了图7a的法布里-珀罗干涉计的传感器电极的位置，
图8a通过举例示出了校准镜间隙的设置，
图8b通过举例示出了干涉计的透射峰的光谱位置，以及
图9通过举例示出了测量物体的光谱。
具体实施方式
参看图1，分光计700可包括法布里-珀罗干涉计300。物体OBJ1可反射、发射和/或透射光LB1，光LB1可透射穿过干涉计300以便监测光LB1的光谱。例如，干涉计300可用于测量物体OBJ1的光LB1的反射、透射(吸收)和/或发射。
法布里-珀罗干涉计300包括第一镜板100和第二镜板200。第一镜板100可包括具有外层111的半透明反射涂层。第一镜板100可具有用于透射和/或反射光LB1的光圈部分AP1。光圈部分AP1可为半透明反射涂层的露出部分，其能够透射和/或反射光LB1。刺射光圈部分AP1的光LB1可透射穿过光圈部分AP1，且/或刺射光圈部分AP1的光LB1可由光圈部分AP1反射。镜间隙dF可调整成提供给定波长下的透射光的相长干涉，以便光圈部分AP1可透射光。另一方面，镜间隙dF可选择成提供给定波长下的透射光的相消干涉，以便光圈部分AP1可反射光。
例如，光圈部分AP1的宽度可在0.5mm到2.0mm的范围中，2mm到20mm的范围中，20mm到50mm的范围中，或50mm到100mm的范围中。例如，光圈部分AP1的宽度可在0.5mm到50mm的范围中。例如，光圈部分AP1的宽度可在2.0mm到50mm的范围中。例如，光圈部分AP1可具有大致圆形形式或大致矩形形式。
第二镜板200可包括具有外层211的半透明反射涂层。第二板200的外层211可与第一板100的外层111相对。
干涉计300可包括用于电容性地监测镜间隙dF的传感器电极G1a, G2a, G1b,G2b。传感器电极G1a, G1b可附接至第一镜板100。传感器电极G2a, G2b可附接至第二镜板200。电极G1a, G2a可形成第一传感器电容器C1。电极G1b,G2b可形成第二传感器电容器C2。电极G1a,G2a之间的距离dGa可取决于镜间隙dF，且第一传感器电容器C1的电容C1可取决于距离dGa，使得镜间隙dF可通过监测第一传感器电容器C1的电容C1来监测。电极G1b,G2b之间的距离dGb可取决于镜间隙dF，且第二传感器电容器C2的电容C2可取决于距离dGb，使得镜间隙dF也可通过监测第二传感器电容器C2的电容C2来监测。
镜间隙dF可取决于距离dGa和/或距离dGb。镜间隙dF可通过监测电容C1和/或C2来监测。传感器电极G1a,G2a之间的距离dGa也可称为电极间隙。
例如，传感器电容器C1,C2可由导线CONa,CONb连接至电容监测单元410。镜板200可相对于镜板100移动。例如，传感器电容器C1,C2可串联连接，以便避免使用镜板200与电容监测单元410之间的移动电导线。例如，传感器电容器C1,C2可由导线CON2串联连接。电极G2a可由导线CON2电连接至电极G2b。
基底50可提供半导通路PTH50，其可干扰镜间隙dF的电容监测。半导通路PTH50可引起传感器电极G1a,G1b之间的温度相关的联接。半导通路PTH50也可引起来自传感器电极G1a,G1b的温度相关的泄漏电流。镜板100可包括一个或多个去耦结构DC1,DC2，其可布置成减小或消除半导通路PTH50的干扰效果。
法布里-珀罗干涉计300可包括第一镜板100和第二镜板200。第一镜板100可包括：
-基底50，其包括硅，
-在基底50上实施的半透明反射涂层110，
-在基底50上或其中形成的去耦结构DC1，以及
-在去耦结构DC1的顶部上形成的第一传感器电极G1a，以及
-第二传感器电极G1b。
第二镜板200可包括第三传感器电极G2a和第四传感器电极G2b，使得第一传感器电极G1a和第三传感器电极G2a形成第一传感器电容器C1，第二传感器电极G1b和第四传感器电极G2b形成第二传感器电容器C2，第一传感器电容器C1和第二传感器电容器C2可串联连接，第一传感器电容器C1的电容C1可表示法布里-珀罗干涉计300的镜间隙dF。
电极G1a,G1b和基底可一起形成具有寄生阻抗的组合。所述寄生阻抗的无功部分可由寄生电容CPAR代表。电极G1a和基底可形成第一寄生电容器。电极G1b和基底可形成第二寄生电容器。第一寄生电容器和第二寄生电容器可由半导通路PTH50串联连接，使得组合的寄生电容CPAR例如可等于第一寄生电容器的电容的50%。去耦结构DC1,DC2可布置成消除寄生阻抗的效果。去耦结构可包括绝缘层和稳定电极。稳定电极的尺寸和位置可选择成使得在基底的温度变化1℃时，第一传感器电极与第二传感器电极之间的电抗的热引起的变化小于基准值的例如0.1%。
寄生阻抗可具有电抗XPAR(即，无功部分)。例如，电容CPAR和/或电抗XPAR可通过将正弦测试电压VTEST施加在第一传感器电极G1a与第二传感器电极G1b之间来测量。正弦测试电压VTEST的RMS电压例如可为1V，且正弦测试电压VTEST的频率例如可为10kHz。RMS意思是均方根。
电抗XPAR可取决于根据以下公式的寄生电容CPAR：
　　　(1a)
例如，测试频率可等于10kHz。
电抗XPAR的热引起的变化△XPAR可与基准电抗XREF相比较。例如，在测试频率f等于基准频率且电极G1a,G2a由基准距离分开的情形中，基准电抗XREF可等于第一传感器电容器C1的电抗X1。
第一传感器电容器C1的电容C1可由以下公式近似：
(1b)
其中ε表示真空的介电常数，A表示第一传感器电极G1a的面积，且dGa表示电极G1a,G2a之间的距离。
第一传感器电容器C1的电抗X1可根据以下公式计算：
(1c)
(1d)
例如，基准电抗XREF可通过假定电极G1a,G2a之间的基准距离(dGa)等于50μm且基准频率(f)等于10kHz来由公式(1d)计算：
(1e)
去耦结构DC1可实施为使得在距离dGa保持恒定且温度改变1℃时，电抗XPAR的热引起的变化△XPAR例如小于基准电抗XREF的0.1%。
第一镜板100可包括：
-基底50，其包括硅Si，
-在基底50上实施的半透明反射涂层110，
-在基底50上或其中形成的去耦结构DC1，
-在去耦结构DC1的顶部上形成的第一传感器电极G1a，以及
-第二传感器电极G1b，
其中去耦结构(DC1)包括电绝缘层60a，且电绝缘层60a形成为使得在基底50的温度改变1℃时，第一传感器电极G1a与第二传感器电极G1b之间的电抗XPAR的热引起的变化△XPAR小于基准值XREF的0.1%，其中电抗XPAR在10kHz的频率下确定，且基准值XREF根据以下公式来计算：
(1f)
其中ε表示真空的介电常数，且A表示第一传感器电极G1a的面积。
第一镜板100的传感器电极可连接至电容监测单元410，以便监测电容器C1,C2的电容。电容器C1和/或C2的电容值可表示镜间隙dF。电容监测单元410可提供传感器信号Sd，其表示包括电容器C1和C2的电容器电路的电容。电容监测单元410可提供表示镜间隙dF的传感器信号Sd。电容监测单元410可提供表示透射峰PEAK1(见图2)的光谱位置的传感器信号Sd。传感器信号Sd也可称为反馈信号。
在串联连接时，第一传感器电容器C1和第二传感器电容器C2可一起形成具有电容Cd的传感器电容器系统。电容监测单元410可布置成监测电容Cd，例如，通过向传感器电容器系统充有预定电流，以及通过测量将传感器电容器系统充电至预定电压所需的时间。电容监测单元410可布置成监测电容Cd，例如，通过联接作为谐振电路的一部分的传感器电容器系统，以及通过测量谐振电路的谐振频率。电容监测单元410可布置成监测电容Cd，例如，通过使用传感器电容器系统来对辅助槽路电容器反复传递电荷，且计算达到预定槽路电容器电压所需的电荷传递循环数。电容监测单元410可布置成监测电容Cd，例如，通过将传感器电容器系统的电容与基准电容器相比较。
镜间隙dF可由一个或多个促动器301调整。一个或多个促动器301可布置成使第二镜板200相对于第一镜板100移动。例如，促动器301可为压电促动器、静电促动器、电致伸缩促动器或挠曲电促动器。镜板100,200的反射涂层可大致是平的，且大致平行于彼此。镜板100的光圈部分AP1的平度例如可好于λN/20，好于λN/50，好于λN/100，或甚至好于λN/200，以便提供适合的锐度(即，自由光谱范围与透射峰的光谱宽度之比)。λN表示预定的操作波长。当在红外区域中操作时，预定操作波长λN例如可为2000nm或4000nm。特别地，预定操作波长λN可等于(λmin+λmax)/2，其中λmin和λmax表示干涉计(见图2)的截止波长λmin和λmax。当平度好于λN/100时，这意味着从假想的平基准表面的镜的表面的局部高度的RMS偏差小于λN/100。RMS意思是均方根。
分光计700可包括控制单元CNT1。控制单元CNT1可布置成将控制信号SETD发送至干涉计300，以便调整镜间隙dF。干涉计300可包括驱动器单元420。例如，驱动器单元420可将数字控制信号SETD转换成适合于驱动一个或多个促动器301的模拟信号。驱动器单元420可提供用于驱动促动器301的信号HV1。驱动器单元420可提供用于驱动压电促动器301的高压信号HV1。
电容监测单元410可提供传感器信号Sd。传感器信号可用于监测镜间隙dF。分光计700的光谱响应可例如随镜间隙dF而变来校准。分光计700可包括用于储存光谱校准参数DPAR2的存储器MEM2。镜间隙dF和/或光谱位置λ可由传感器信号Sd确定，例如，通过使用光谱校准参数DPAR2。
法布里-珀罗干涉计300可通过过滤从物体OBJ1获得的光LB1来形成透射光LB2。分光计700可包括光学探测器600。干涉计300可光学地耦合至探测器600。透射光LB2可刺射探测器600。
光学探测器600可为图像传感器或非成像探测器。对于非成像光谱分析，传感器600可为非成像探测器。非成像探测器可提供强度信号，其表示透射光LB2的强度。光学探测器600可布置成提供信号SR，其表示透射光LB2的强度。
分光计700可以可选地包括成像光学器件500。成像光学器件500可布置成将光LB2聚焦到图像传感器600。透射光LB2可形成光学图像，其可由图像传感器600捕获。成像光学器件500可布置成在图像传感器600上形成物体OBJ1的一个或多个二维光学图像。
图像传感器600可布置成将物体OBJ1的光学图像转换成数字图像。图像传感器600可布置成捕获物体OBJ1的数字图像。图像传感器600可包括多个探测器像素。各个探测器像素可布置成提供信号SR，其表示刺射所述像素的强度。例如，图像传感器600可为CMOS图像传感器(互补金属氧化物半导体)或CCD图像传感器(电荷耦合装置)。
例如，成像光学器件500可包括一个或多个折射透镜和/或一个或多个折射表面(例如，抛物面反射器)。例如，成像电子器件500可定位在干涉计300与图像传感器600之间和/或物体OBJ1与干涉计300之间。成像光学器件500的一个或多个构件还可定位在干涉计300之前，且成像光学器件500的一个或多个构件可定位在干涉计300之后。例如，当分光计700用于非成像光谱分析时，可省略光学器件500。然而，成像光学器件500还可用于将透射光LB2聚焦到非成像探测器600。
分光计700可布置成测量例如在红外区域中的光谱强度。例如，图像传感器600可在红外区域中敏感。
分光计700可以可选地包括用于储存强度校准参数CALPAR1的存储器MEM1。分光计700可布置成从探测器600获得探测器信号值SR，且通过使用一个或多个强度校准参数CALPAR1来从探测器信号值SR确定强度值X(λ)。在各个镜间隙dF处，光LB1的强度值X(λ)可通过使用一个或多个强度校准参数CALPAR1从探测器信号SR确定。例如，当干涉计调整至光谱位置λ0时，信号SR(λ)可与刺射探测器600或探测器600的单个探测器像素的强度大致成比例。强度校准参数CALPAR1可包括限定强度校准功能QRn(λ)的一个或多个参数。强度X(λ)可从信号SR(λ)确定，例如通过公式：
(2)
分光计700可以可选地包括用于储存输出OUT1的存储器MEM3。例如，输出OUT1可包括探测器信号SR和/或从探测器信号确定的强度值。输出OUT1可包括物体OBJ1的一个或多个数字图像。
分光计700可包括用于储存计算机程序PROG1的存储器MEM4。计算机程序PROG1可配置成在由一个或多个数据处理器(例如，CNT1)执行时通过监测传感器电容器C1,C2的电容来引起设备300,700确定一个或多个光谱位置λ。一个或多个光谱位置λ可通过监测传感器电容器C1,C2的电容和通过使用光谱校准数据DPAR2来确定。
计算机程序PROG1可配置成在由一个或多个数据处理器(例如，CNT1)执行时从光学传感器600获得一个或多个探测器信号值SR，且通过使用强度校准参数CALPAR1来从探测器信号值SR确定一个或多个强度值X(λ)。分光计700可布置成提供一个或多个强度值X(λ)。在实施例中，分光计700可布置成使测得的强度值X(λ)与基准值相比较。在实施例中，分光计700可布置成比较测得的强度值与基准值的比率。
分光计700可以可选地包括用户界面USR1，例如，用于向用户显示信息，且/或用于从用户接收命令。例如，用户界面USR1可包括显示器、键盘和/或触摸屏。
分光计700可以可选地包括通信单元RXTX1。通信单元RXTX1可传送和/或接收信号COM1，例如，以便接收命令、接收校准数据和/或发送输出数据OUT1。例如，通信单元RXTX1可具有有线和/或无线通信能力。通信单元RXTX1可布置成例如与本地无线网络(WLAN)、与因特网和/或与移动电话网络通信。
分光计700可实施为单个物理单元或单独的单元的组合。
分光计700可以可选地包括一个或多个光学截止滤波器510，以限制探测器600的光谱响应。该一个或多个滤波器510可限定分光计700的光谱范围。该一个或多个滤波器510可定位在分光计300之前和/或之后。
分光计700可以可选地包括例如透镜和/或光圈，其布置成限制透射穿过干涉计300的光LB2的发散，以便提供透射峰PEAK1(图2)的窄带宽。例如，光LB2的发散可限于小于或等于10度。当使用聚焦光学器件500时，光学器件500还可定位在干涉计300与传感器600之间，以便最大限度地减少由镜板100,200形成的光学腔中的光的发散。
镜100和/或200的反侧可以可选地涂布有防反射涂层。
对于一些应用，不需要确定校准的强度值。例如，激光束的光谱位置(波长)也可由分光计700通过使用光谱校准数据DPAR2来测量，而不使用强度校准数据CALPAR1。
SX,SY和SZ表示正交方向。光LB2可大致沿方向SZ传播。
图2通过举例示出了法布里-珀罗干涉计的光谱透射率和光学滤波器510的通带。图2的最上方曲线示出了法布里-珀罗干涉计300的光谱透射率TF(λ)。光谱透射率TF(λ)可具有法布里-珀罗干涉计300的一个或多个相邻的透射峰PEAK1, PEAK2, PEAK3。例如，第一透射峰PEAK1可在波长λ0处，第二透射峰PEAK2可在波长λ1处，且第三透射峰PEAK可在波长λ2处。透射峰PEAK1, PEAK2, PEAK3的光谱位置λ0, λ1, λ2可取决于根据法布里-珀罗透射函数的镜间隙dF。第一峰PEAK1的光谱位置可为镜间隙dF的函数λ0(dF)。第二峰PEAK2的光谱位置可为镜间隙dF的函数λ1(dF)。第三峰PEAK3的光谱位置可为镜间隙dF的函数λ2(dF)。透射峰的光谱位置可通过改变镜间隙dF来改变。透射峰的光谱位置可通过调整镜间隙dF来改变。
透射峰PEAK1, PEAK2, PEAK3还可称为法布里-珀罗干涉计的通带。光谱位置λ0,λ1, λ2可通过改变镜间隙dF来转移。相邻峰之间的自由光谱范围FSR可取决于镜间隙dF。法布里珀罗干涉计可包括电容电极G1a, G2a, G1b, G2b，以用于监测至少一个透射峰PEAK1的光谱位置。
至少一个透射峰PEAK1的光谱位置可通过监测包括电极G1a,G2a的传感器电容器的电容来监测。
至少一个透射峰PEAK1的光谱位置可通过监测包括电极G1a,G2a的传感器电容器的电容来确定。
法布里-珀罗干涉计的各个透射峰PEAK1, PEAK2, PEAK3可与特定干涉级相关联。例如，第一透射峰PEAK1可与干涉级m相关联，第二透射峰PEAK2可与干涉级m+1相关联，且第三透射峰PEAK3可与干涉级m+2相关联。例如，干涉级m可为正整数。
分光计700可以可选地包括一个或多个光学截止滤波器510，以限制分光计700的光谱响应。该一个或多个滤波器510可一起提供光谱透射率TS(λ)。该一个或多个滤波器510可提供由截止波长λmin和λmax限定的通带。
当由波长λmin和λmax限定的光谱范围仅包含一个峰PEAK1时，单个强度值X(λ)可由从探测器600获得的单个探测器信号SR确定。
在一个实施例中，探测器单元600可包括若干探测器(例如，探测器像素)，其具有两个(或更多)不同的光谱敏感性曲线。在此情况下，由波长λmin和λmax限定的光谱范围可包含两个或更多个峰PEAK1,PEAK2，且若干强度值(例如，X(λ0)和X(λ1))可通过使用从探测器获得的探测器信号来同时测量。
图3通过举例示出了传感器电容器系统的镜间隙dF与电容值Cd之间的关系。图3的曲线CCRV1示出了随镜间隙dF而变的传感器电容Cd。对于第一近似值，传感器电容Cd的值可与电极间隙dGa的值成反比。Cd,1表示镜间隙值dF,1处的传感器电容。Cd,2表示镜间隙值dF,2处的传感器电容。
控制单元CNT1可布置成从传感器电容Cd的测量值确定镜间隙dF的值。当传感器电容具有值Cd,1时，电容监测单元410可提供传感器信号值Sd,1。当传感器电容具有值Cd,2时，电容监测单元410可提供传感器信号值Sd,2。
参看图4a和图4b中所示的比较示例，法布里-珀罗干涉计300可包括第一镜板100和第二镜板200。第一镜板100可包括传感器电极G1a,G1b。第二镜板200可包括传感器电极G2a,G2b。电极G1a和G2a可一起形成具有电容C1的第一传感器电容器C1。电极G1b和G2b可一起形成具有电容C2的第二传感器电容器C2。
电极G1a,G1b可由第一镜板100的基底50支撑。电极G1a可形成在基底50上实施的绝缘层60a上。电极G1b可形成在基底50上实施的绝缘层60b上。d60可表示电极G1a与基底50之间的距离。电极G1a例如可通过将传导材料沉积在绝缘层60a上来在绝缘层60a上实施。
例如，电极G1a,G1b可由物理气相沉积(PVD)、由化学气相沉积(CVD)和/或由原子层沉积(ALD)形成。特别地，电极G1a,G1b可通过溅射形成。
第二镜板200的电极G2a,G2b可由导线CON2电连接到彼此。
绝缘层60a可由基底50的支撑部分POR50a支撑。绝缘层60b可由基底50的支撑部分POR50b支撑。基底50可提供半导通路PTH50，其使支撑部分POR50a电连接到支撑部分POR50b。基底50可提供支撑部分POR50a,POR50b之间的半导通路PTH50。
绝缘层60a,60b可由固态二氧化硅(SiO2)构成。例如，绝缘二氧化硅层可通过沉积和/或氧化形成。实际上，绝缘二氧化硅层应当在有限的时间段内形成，例如，几小时内。由于有限的处理时间，绝缘二氧化硅层的厚度通常小于或等于2μm。增大二氧化硅层的厚度可能很难或不可能，因为其可能需要过长的处理时间。由于薄层60a,60b，传感器电极G1a可经由通路PTH50电容地联接至传感器电极G1b。通路PTH50的阻抗可取决于基底50中的杂质的浓度。通路PTH50的阻抗可极大取决于温度。通路PTH50的阻抗可从一个基底50到另一个变化。
电极G1a和支撑部分PRO50a可一起形成第一寄生电容器C51。电极G1b和支撑部分PRO50b可一起形成第二寄生电容器C52。第一寄生电容器C51可经由通路PTH50连接至第二寄生电容器C52。
监测单元410可联接至电极G1a,G1b以便监测镜间隙dF。监测单元410可连接至电极G1a,G1b以便监测镜间隙dF。监测单元410可连接至电极G1a,G1b以便监测电容器系统的电容，其包括串联连接的电容器C1,C2。然而，寄生电容器C51,C52可干扰镜间隙dF的准确监测。寄生电容器C51,C52对总电容Ctot的贡献可取决于基底50的操作温度。寄生电容器C51,C52的贡献可从一个基底50到另一个变化。
图4c示出了连接至电容监测单元410的电容器电路CIR1。电路CIR1代表图4a和图4b中所示的干涉计300。监测单元410可具有输入节点N1,N2。第一传感器电容器C1的电极G1a可由导线CONa连接至输入节点N1。第二传感器电容器C2的电极G1b可由导线CONb连接至输入节点N2。电极G2a可连接至电极G2b。
寄生电容器电路PAR1可包括第一寄生电容器C51和第二寄生电容器C52，使得寄生电容器C51,C52由半导通路PTH50串联连接。半导通路PTH50的阻抗可变化。例如，半导通路PTH50的阻抗可取决于基底的温度。例如，半导通路PTH50的阻抗可取决于流过通路PTH50的电流。半导通路PTH50的传导性可取决于温度。
寄生电容器电路PAR1可具有寄生电容CPAR。
电容器电路CIR1的总电容Ctot可大致等于传感器电容值Cd和寄生电容值CPAR的和。
(3)
例如，传感器电容值Cd可从以下公式求解：
(4)
第一传感器电容器C1的电容C1可大致等于第二传感器电容器C2的电容C2。在此情况下，传感器电容器值Cd可大致等于电容C1的50%，即，Cd=0.5·C1。
例如，寄生电容器C51,C52对寄生电容值CPAR的影响可由以下近似公式估计：
(5)
例如，由于部分POR50a,POR50b之间的阻抗，故公式(3)和(5)是近似的。通路PTH50的阻抗可引起由公式(3)计算的Ctot的值与寄生电容值CPAR的实际值之间的差异。通路PTH50的阻抗可引起由公式(5)计算的CPAR的值与寄生电容值CPAR的实际值之间的差异。
第一寄生电容器C51的电容C51可大致等于第二寄生电容器C52的电容C52。在此情况下，寄生电容值CPAR可大致等于电容C51的50%，即，CPAR=0.5·C51。
电容监测单元410可布置成监测电容器电路CIR1的总电容Ctot。监测单元410的输入节点N1,N2可由导线CONa,CONb连接至电容器电路CIR1。例如，寄生电容CPAR可取决于基底50的温度，以便寄生电容CPAR的变化可基于总电容Ctot来干扰监测镜间隙。
原则上，可测量基底的操作温度，且干扰效果可通过使用装置特有的校准数据来基于操作温度补偿。然而，这可增加干涉计的制造成本，且可使干涉计的操作更复杂。
图5a和图5b示出了法布里-珀罗干涉计，其包括稳定电极G0a,G0b。干涉计300可包括去耦结构DC1,DC2，其包括稳定电极G0a,G0b。镜板100的第一去耦结构DC1可包括稳定电极G0a和绝缘层60a。镜板100的第二去耦结构DC2可包括稳定电极G0b和绝缘层60b。稳定电极G0a可定位在传感器电极G1a与基底50之间，使得稳定电极G0a与传感器电极G1a电绝缘。稳定电极G0b可定位在传感器电极G1b与基底50之间，使得稳定电极G0b与传感器电极G1b电绝缘。例如，稳定电极G0a,G0b之间的电压差可通过将稳定电极G0a,G0b连接至公共节点N0(图5b)来保持恒定。节点N0可具有电压V0。实际上，稳定电极G0a,G0b可连接成电接地。
第一稳定电极G0a可保持在第一固定电势下，以便使第一传感器电极G0a与基底去耦，且第二稳定电极G0b可保持在第二固定电势下，以便使第二传感器电极G0b与基底去耦。
稳定电极G0a,G0b可为相同传导层的部分，或稳定电极G0a,G0b可为单独电极。稳定电极G0a可由导线CON0a和/或CON0b连接至稳定电极G0b。稳定电极G0a,G0b可由导线CON0a,CON0b连接至公共节点N0。
稳定电极G0a,G0b可在基底50上实施。传感器电极G1a可通过绝缘层60a与稳定电极G0a电绝缘。传感器电极G1b可通过绝缘层60b与稳定电极G0b电绝缘。d60可表示绝缘层60a和/或60b的厚度。例如，厚度d60可在0.5μm到5μm的范围中。特别地，厚度d60可在1μm到3μm的范围中。
传感器电极G1a和G2a可一起形成具有电容C1的第一传感器电容器C1。传感器电极G1b和G2b可一起形成具有电容C2的第二传感器电容器C2。电容C1,C2可取决于镜间隙dF。Va表示第一传感器电极G1a的电压，且Vb表示第二传感器电极G1b的电压。
电极G0a和G1a可一起形成具有电容C10的第一稳定电容器C10。电极G0b和G1b可一起形成具有电容C20的第二稳定电容器C20。稳定电极G0a可大致防止传感器电极G1a与支撑部分PRO50a之间的电耦合。稳定电极G0b可大致防止传感器电极G1b与支撑部分PRO50b之间的电耦合。因此，电容C10,C20可大致独立于基底50的传导性。电容C10,C20可大致独立于基底50的支撑部分PRO50a,POR50b之间的半导通路PTH50的传导性。电容C10和电容C20可大致恒定。
电容监测单元410可连接至传感器电极G1a,G1b。图5c示出了连接至电容监测单元410的电容器电路CIR3。电路CIR3代表图5a和图5b中所示的干涉计300。监测单元410可具有输入节点N1,N2。第一传感器电容器C1的电极G1a可由导线CONa连接至输入节点N1。第二传感器电容器C2的电极G1b可由导线CONb连接至输入节点N2。第一传感器电容器C1的电极G2a可连接至第二传感器电容器C2的电极G2b。
传感器电极G1a和稳定电极G0a形成第一稳定电容器C10。传感器电极G1b和稳定电极G0b形成第二稳定电容器C20。稳定电容器电路AUX3可包括第一稳定电容器C10和第二稳定电容器C20，使得稳定电容器C10,C20串联连接。稳定电极G0a可由一个或多个导线CON0a,CON0b连接至稳定电极G0b。稳定电容器电路AUX3可具有电容CAUX。
稳定电极G0a可由半导通路PTH50连接至稳定电极G0b。同时，稳定电极G0a还可由一个或多个导线CON0a,CON0b连接至稳定电极G0b。该一个或多个导线CON0a,CON0b的阻抗可大致小于半导通路PTH50的阻抗，以便半导通路PTH50的阻抗的变化对稳定电容器电路AUX3的阻抗没有显著影响。
电容器电路CIR3的总电容Ctot可大致等于传感器电容值Cd和稳定电容值CAUX的和。
(6)
例如，传感器电容器值Cd可从以下公式求解：
(7)
在实施例中，第一传感器电容器C1的电容C1可大致等于第二传感器电容器C2的电容C2。在此情况下，传感器电容器值Cd可大致等于电容C1的50%，即，Cd=0.5·C1。
稳定电容值CAUX可例如从以下公式求解：
(8)
在实施例中，第一稳定电容器C10的电容C10可大致等于第二稳定电容器C20的电容C20。在此情况下，稳定电容值CAUX可大致等于电容C10的50%，即，CAUX=0.5·C10。
电容监测单元410可布置成监测电容器电路CIR3的总电容Ctot。监测单元410的输入节点N1,N2可连接至电容器电路CIR3。输入节点N1可由导线CONa连接至电极G1a。输入节点N2可由导线CONb连接至电极G1b。
由于去耦结构DC1,DC2，值Cd和CAUX可大致独立于半导通路PTH50的传导性。因此，总电容Ctot也可大致独立于半导通路PTH50的传导性。
第二镜板200的电极G2a可电连接至第二镜板200的电极G2b，以便使电极G2a,G2b之间的变化的泄漏阻抗分流，且/或消除电极G2a,G2b之间的温度相关的交叉耦合。
稳定电极G0a,G0b可提供第一镜板100的传感器电极G1a,G1b下的稳定等电位表面。
在相比于电极间隙dGa时，绝缘层60a,60b的d60的厚度可较小。稳定电极G0a与传感器电极G1a之间的电容耦合可比传感器电极G1a,G2a之间的电容耦合更强。强耦合可减小总电容Ctot的相对变化，但该缺陷可由电容的良好稳定性补偿。
在实施例中，泄漏电流可从传感器电极G1a传导。然而，稳定电极G0a,G0b可稳定泄漏电流的大小，以便泄漏电流的影响可由电容监测单元准确地补偿。
在实施例中，第一导线CONa可电连接至第一镜板100的电极G1a，且额外的导线可电连接至第二镜板200的电极G2a。电容监测单元410可布置成通过使用第一导线CONa和额外的导线监测第一传感器电容器C1。因此，第一传感器电容器C1可由电容监测单元410直接地监测。第二导线CONb可电连接至第一镜板100的第二电极G1b，且额外的导线可电连接至第二镜板200的电极G2b。电容监测单元410可布置成通过使用第二导线CONb和额外的导线来监测第二传感器电容器C2。相同的电容监测单元410或不同的电容监测单元可用于监测传感器电容器C1,C2。相同的额外导线或不同的额外导线可用于监测传感器电容器C1,C2。额外的一个或多个导线可为柔性的，以便允许第二镜板200的移动。当第一传感器电容器C1通过使用额外导线监测时，去耦结构DC1,DC2也可减少或防止从电极G1a到电极G1b的电容耦合。
图6a到图6g示出了用于生产包括稳定电极的镜板的方法步骤。
参看图6a，可提供基底50。基底50可基本上由硅(Si)构成。基底可由硅构成。基底可包括最上层，其基本上由硅构成。
参看图6b，基底50可涂布有半透明反射涂层110。涂层110可为多层涂层。涂层可为介电多层涂层。半透明反射涂层110可包括多个介电层。例如，涂层110可包括层111, 112,113, 114, 115。
参看图6c，稳定电极G0a,G0b可沉积在基底50上。稳定电极G0a,G0b可直接地沉积在基底50上。作为备选或此外，一个或多个中间层可沉积在基底50上，且稳定电极G0a,G0b可沉积在一个或多个中间层上。例如，稳定电极G0a可沉积在基本上由硅(SiO2)构成的中间层上。
例如，稳定电极也可由物理气相沉积(PVD)、由化学气相沉积(CVD)和/或由原子层沉积(ALD)形成。特别地，电极可通过溅射形成。例如，稳定电极也可通过掺杂基底50形成。例如，基底可由离子注入和/或由扩散掺杂。
例如，电极的材料可为金、银、铜、铝或多晶硅。稳定电极的材料的导电性可大致高于基底50的硅的导电性。
参看图6d，绝缘层60a,60b可在稳定电极G0a,G0b上形成。绝缘层60a,60b的材料可为二氧化硅(硅土，SiO2)、氧化铝(Al2O3)或聚合物。二氧化硅可提供高机械稳定性。增大绝缘层60a,60b的厚度可减少干扰电容耦合和/或泄漏电流。在二氧化硅的情况中，层60a,60b的厚度例如可大于1μm，优选大于或等于2μm。厚度d60可例如在0.5μm到5μm的范围中。特别地，厚度d60可在1μm到3μm的范围中。
参看图6e，终端垫N0a,N0b可以可选地形成在电极G0a,G0b上。一个或多个导线CON0a,CON0b可随后连接至终端N0a,N0b。例如，当电极G0a,G0b是相同传导层的部分时，终端N0a,N0b可省略。终端N0a可布置成作为连接节点操作，且终端N0b可布置成作为连接节点操作。终端N0a,N0b可连接至彼此，以便将电极G0a,G0b保持在相同电压V0下。
参看图6f，传感器电极G1a可在绝缘层60a上形成。传感器电极G1b可在绝缘层60a上形成。传感器电极G1b可在绝缘层60b上形成。
例如，传感器电极G1a,G1b的材料可为金属、多晶硅或其它半导电材料。例如，电极G1a,G1b的材料可为金、银、铜、铝或多晶硅。
第一稳定电容器C10可包括稳定电极G0a、绝缘层60a和传感器电极G1a。第二稳定电容器C20可包括稳定电极G0b、绝缘层60b和传感器电极G1b。
图6g示出了用于形成稳定电容器C10,C20的方法步骤。
在步骤905中，可提供硅基底50。
在步骤910中，反射涂层110可在基底50上形成。
在步骤915中，稳定电极G0a,G0b可在基底50上形成。
在步骤920中，绝缘层60a可在稳定电极G0a上形成，且绝缘层60b可在稳定电极G0b上形成。
在步骤925中，可以可选地形成终端垫N0a,N0b。
在步骤930中，传感器电极G1a可在绝缘层60a上形成。传感器电极G1b可在绝缘层60b上形成。
在可选的另一个步骤中，可组装包括镜板100和第二镜板200的法布里-珀罗干涉计300。
在可选的校准步骤中，电容值Cd和/或表示电容值Cd的传感器信号值Sd可针对至少一个已知的镜间隙值dF来按实验测量。例如，可以光学地测量镜间隙值dF(见图8a和图8b)。
在可选的另一个步骤中，包括镜板100的分光计700可用于监测物体OBJ1(见图9)的(未知)光谱OSPEC1。
图7a通过举例在三维分解视图中示出了法布里-珀罗干涉计300。干涉计300可包括第一镜板100、第二镜板200和一个或多个促动器301,302,303。
第一镜板100可具有电极G1a1, G1b1, G1a2, G1b2, G1a2, G1b2, G1a2, G1b2。第二镜板200可具有电极G21, G22, G23, G24。电极G1a1, G1b1, G1a2, G1b2, G1a2, G1b2, G1a2,G1b2可在一个或多个去耦结构DC1,DC2之上实施，以便防止经由第一板100的基底50的相互电耦合。电极G1a1可在第一去耦结构DC1之上实施，且/或电极G1b1可在第二去耦结构DC2之上实施，以便防止经由第一板100的基底50的相互电耦合。
电极G1a1, G1b1, G1a2, G1b2, G1a2, G1b2, G1a2, G1b2, G21, G22, G23, G24可与彼此电分离。电极G21可具有电极部分G2a1, G2b1。电极G1a1和电极部分G2a1可形成第一传感器电容器C1。电极G1b1和电极部分G2b1可形成第二传感器电容器C2。传感器电容器C1和C2串联连接，且可一起形成具有电容Cd的第一传感器电容器系统。电极G1a1可具有终端N11，且电极G1b1可具有终端N21。电容Cd可通过使用连接至终端N11,N21的监测单元410监测。
第二镜板200可包括反射涂层210，其可具有外层211。第二镜板200可具有一个或多个电极G21, G22, G23, G24。电极G21, G22, G23, G24例如可称为反电极。电极G21的尺寸和位置可选择成使得电极G1a1和G1b1至少部分地重叠干涉计300已组装的反电极G21。
镜板100可以可选地包括用于给促动器301,302,303提供空间的凹入部分81。
图7b在三维视图中示出了反电极G21, G22, G23, G24相对于电极G1a1, G1b1,G1a2, G1b2, G1a2, G1b2, G1a2, G1b2的位置。
电极G1a1,G21和G1b1可布置成形成第一传感器电容器系统，其具有电容Cd，其表示光圈部分AP1的第一预定位置处的镜间隙dF。监测单元410可由导线CONa,CONb连接至电极G1a1和G1b1。镜板100可为静止的。在实施例中，不需要将柔性导线联结至移动的第二镜板200。导线CONa,CONb可附接至镜板100，其相对于电容监测单元410不可动。
电极G1a2,G22和G1b2可形成第二传感器电容器系统。电极G1a3,G23和G1b3可形成第三传感器电容器系统。电极G1a4,G24和G1b4可形成第四传感器电容器系统。各个传感器电容器系统可具有用于连接至电容监测单元的终端部分。
传感器电极可布置成监测第二镜板200相对于第一镜板100的对准。法布里-珀罗干涉计可操作成使得第二板100的反射涂层110大致平行于第一板200的反射涂层210。板100,200的相互平行可通过使第二传感器电容器系统的电容与第一传感器电容系统的电容相比较来监测。例如，第一传感器电容器系统的电容与第二传感器电容器系统的电容之间的非零差异可指出第二板200围绕轴线SX倾斜。例如，第二传感器电容器系统的电容与第三传感器电容器系统的电容之间的非零差异可指出第二板200围绕轴线SY倾斜。
控制单元CNT1可布置成驱动促动器301,302,303，使得板200的反射涂层210可保持大致平行于板100的反射涂层110。控制单元CNT1可布置成驱动促动器301,302,303，使得板200的反射涂层可在改变镜间隙dF期间保持大致平行于板100的反射涂层。
在实施例中，干涉计300可包括三个传感器电容器系统，以用于监测板200关于轴线SX的倾斜角，用于监测板200关于轴线SY的倾斜角，且用于监测镜间隙dF的空间平均值。例如，关于轴线SX的第一倾斜角可通过使第一传感器电容器系统的电容值与第二传感器电容器系统的电容值相比较来监测。例如，关于轴线SY的第二倾斜角可通过使第二传感器电容器系统的电容值与第三传感器电容器系统的电容值相比较来监测。例如，第一传感器电容器系统可由电极G1a1,G21和G1b1形成。例如，第二传感器电容器系统可由电极G1a2,G22和G1b2形成。例如，第三传感器电容器系统可由电极G1a3,G23和G1b3形成。
在实施例中，电极G21, G22, G23, G24也可在去耦结构之上实施，以便防止经由第二板200的基底的相互电耦合。然而，例如在不同时监测传感器电容器的情形中，第二板200不需要包括去耦结构。
图8a示出了用于测量与镜间隙dF相关联的传感器电容Cd的值的校准系统CAL1。校准系统CAL1可布置成提供与各个相关镜间隙dF相关联的传感器电容值Cd。校准系统CAL1可提供与镜间隙dF相关联的传感器信号值Sd。校准系统CAL1可提供与各个相关镜间隙dF相关联的传感器信号值Sd。
校准系统CAL1可布置成提供窄带校准光LB11。校准光LB11可为大致单色的。校准光LB具有波长λM。波长λM可为固定的或可调整的。例如，校准光LB11可通过利用单色仪FIL1滤除宽带光源SRC1的光LB10来提供。干涉计300可通过滤除校准光LB11来提供透射光LB2。光学探测器DET1可布置成监测透射穿过法布里-珀罗干涉计300的光LB2的强度。探测器DET1可提供表示透射强度的探测器信号SDET1。
电容监测单元410可布置成提供表示传感器电容Cd的值的传感器信号Sd。系统CAL1可包括控制单元CNT2，其可布置成改变校准光LB11的波长λM和/或镜间隙dF，且监测随参数λM和Sd而变的探测器信号SDET1。
校准系统CAL1可包括用于储存计算机程序代码PROG2的存储器MEM5，其在由一个或多个数据处理器执行时，可引起系统CAL1执行镜间隙校准。
传感器信号Sd的各个值与对应镜间隙dF之间的关系可储存在存储器MEM2中作为一个或多个光谱校准参数DPAR2。例如，光谱校准参数DPAR2可包括表格，其包含与相应的镜间隙值dF相关联的传感器信号值Sd的列表。例如，光谱校准参数DPAR2可包括回归函数，其可允许镜间隙dF的实际值的估计作为传感器信号Sd的函数的计算。镜间隙dF的实际值的估计可从传感器信号Sd通过使用所述回归函数来确定。例如，光谱校准参数DPAR2可包括回归函数，其可允许透射峰PEAK1的光谱位置λ0作为传感器信号Sd的函数的计算。
参看图8b，干涉计的透射峰PEAK1,PEAK2,PEAK3的光谱位置λ0可取决于镜间隙dF。系统CAL1的控制单元CNT2可调整单色仪FIL1，使得窄带校准光LB11具有期望(已知)的波长λM。标记MPEAK表示校准光LB11的光谱峰。控制单元CNT2可通过改变镜间隙dF来改变透射峰PEAK的光谱位置λ0。校准可包括改变镜间隙dF和/或改变波长λM。例如，镜间隙dF可变化，同时保持波长λM恒定。例如，波长λM可变化，同时镜间隙dF保持恒定。例如，波长λM和镜间隙dF可变化。
透射穿过干涉计300的强度可在透射峰PEAK1的光谱位置λ0与窄带校准光LB11的波长λM大致重合时达到最大值。控制单元CNT2可布置成扫描镜间隙dF，且在λ0 = λM时，通过监测透射强度何时达到最大值，确定与已知波长λM相关联的传感器信号值Sd。
该方法可包括改变镜间隙dF，且记录与最大透射强度相关联的电容值Cd和/或传感器信号值Sd。当透射强度达到(局部)最大值时，镜间隙值dF可从波长λM通过使用法布里-珀罗透射函数和通过使用关于干涉级的知识来确定。确定的镜间隙值dF可与记录的电容值Cd相关联。确定的镜间隙值dF可与记录的传感器信号值Sd相关联。波长λM可与记录的电容值Cd相关联。波长λM可与记录的传感器信号值Sd相关联。
相关联的一对值(Cd,dF)可用于提供回归函数，其允许将镜间隙确定为传感器电容器的电容的函数。相关联的一对值(Sd,dF)可用于提供回归函数，其允许将镜间隙确定为传感器信号的函数。相关联的一对值(Cd,λM)可用于提供回归函数，其允许将透射峰的波长确定为传感器电容器的电容的函数。相关联的一对值(Sd,λM)可用于提供回归函数，其允许将透射峰的波长确定为传感器信号的函数。可测量若干对值(Cd,dF)。回归函数可基于若干对值(Cd,dF)确定。光谱校准数据DPAR2可包括限定回归函数的一个或多个参数。
当镜间隙dF保持恒定时，控制单元CNT2可构造成扫描波长λM。例如，控制单元CNT2可配置成在λ0 = λM时，通过监测透射强度何时达到最大值，确定与已知波长λM相关联的传感器信号值Sd。
该方法可包括：
-组装法布里-珀罗干涉计300，其包括第一镜板100和第二镜板200，其中镜板包括电极，电极形成传感器电容器，其电容Cd取决于镜间隙dF，
-将窄带光LB11通过法布里-珀罗干涉计300耦合至探测器DET1，
-改变窄带光LB11的波长λM和/或改变镜间隙dF，以及
-监测透射穿过法布里-珀罗干涉计300的光的强度。
例如，窄带校准光LB11也可为激光束。例如，校准光LB11可由激光器提供。
图9通过举例示出了从物体OBJ1接收到的光LB1的光谱强度I(λ)。特别地，曲线OSPEC1可代表从物体OBJ1的某一点接收的光LB1的光谱强度I(λ)。光谱强度I(λ)可在波长λ0处具有值X(λ0)。值X(λ0)可由从光学探测器600获得的探测器信号SR确定。波长λ0可通过在探测器信号SR从光学探测器600获得之前调整镜间隙dF来选择。镜间隙dF可在测量期间扫描，以便测量物体OBJ1的光谱OSPEC1的光谱范围。镜间隙dF可在测量期间扫描，以便测量物体OBJ1的较宽光谱。
物体OBJ1可为例如真实物体或虚拟物体。真实物体OBJ1可为例如固态、液态或气态形式。真实物体OBJ1可为填充有气体的小容器。真实物体OBJ1可为例如植物(例如，树或花)、燃烧火焰，或浮在水上的浮油。真实物体OBJ1可为例如通过吸收气体的层观察的太阳或星星。真实物体可为例如打印在纸上的图像。虚拟物体OBJ1可为例如由另一个光学装置形成的光学图像。
干涉计300可适合于过滤和/或分析红外光。镜板100的材料和尺寸可选择成使得包括镜板100的法布里-珀罗干涉计300可适用于红外光的光谱分析。
法布里-珀罗干涉计可用作具有可变的镜间隙的滤光器。光学装置可包括一个或多个法布里-珀罗干涉计。例如，光学装置可为非成像分光计、成像分光计、化学分析仪、生物医学传感器和/或电讯系统的构件。法布里-珀罗干涉计可包括用于调整镜间隙dF的一个或多个促动器301。
例如，包括镜板100的分光计700可布置成通过监测红外区域中的光吸收来测量气体的浓度。例如，包括镜板100的分光计700可布置成确定来自人类组织或来自动物组织的光谱数据，例如，以便探测癌症或另一异常情况。
用语"板"可表示具有一个或多个大致平面部分的本体。板可具有第一大致平面的部分，以便最大限度地减少由所述平面部分透射和/或反射的光的波前畸变。板可以可选地具有第二大致平面的部分，以便最大限度地减少透射穿过第一大致平面的部分和第二大致平面的部分的光的波前畸变。第一平面部分可覆盖板的整个顶面，或第一平面部分可覆盖少于板的顶面的100%。第二平面部分可覆盖板的整个底面，或第二平面部分可覆盖少于板的底面的100%。例如，板可以可选地具有一个或多个突出部分和/或凹入部分(例如，见图7a中的凹入部分81)。在实施例中，第一平面部分可大致平行于第二平面部分。在实施例中，第一平面部分和第二平面部分可限定非零楔形角度，例如，以便减小不需要的反射。
对于本领域的技术人员，将清楚的是，可构想出根据本发明的装置和方法的改型和变型。附图是示意性的。上文参照附图所述的特定实施例仅为示范性的，且不意在限制由所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims (13)

1.一种用于法布里-珀罗干涉计(300)的镜板(100)，所述镜板(100)包括：
-基底(50)，其包括硅(Si)，
-在所述基底(50)上实施的半透明反射涂层(110)，
-在所述基底(50)上形成的去耦结构(DC1)，
-在所述去耦结构(DC1)之上形成的第一传感器电极(G1a)，以及
-第二传感器电极(G1b)，
其中所述去耦结构(DC1)包括电绝缘层(60a)，其特征在于，所述去耦结构(DC1)还包括位于所述第一传感器电极(G1a)与所述基底(50)之间的第一稳定电极(G0a)。
2.根据权利要求1所述的镜板(100)，其特征在于，所述镜板还包括第二去耦结构(DC2)，其中所述第二去耦结构(DC2)包括电绝缘层(60b)，以及第二稳定电极(G0b)，其位于所述第二传感器电极(G1b)与所述基底(50)之间。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的镜板(100)，其特征在于，所述第一稳定电极(G0a)的尺寸选择成使得在所述基底(50)的温度变化1℃时，所述第一传感器电极(G1a)与所述第二传感器电极(G1b)之间的电抗(XPAR)的热引起的变化(△XPAR)小于基准值XREF的0.1%，其中所述电抗(XPAR)在10kHz的频率下确定，且所述基准值XREF根据以下公式计算：
其中ε表示真空的介电常数，且A表示所述第一传感器电极(G1a)的面积。
4.一种用于生产用于法布里-珀罗干涉计(300)的镜板(100)的方法，所述方法包括：
-提供基底(50)，其包括硅(Si)，
-在所述基底(50)上实施半透明反射涂层(110)，
-在所述基底(50)上形成去耦结构(DC1)，
-在所述去耦结构(DC1)之上形成第一传感器电极(G1a)，以及
-形成由所述基底(50)支撑的第二传感器电极(G1b)，
其中所述去耦结构(DC1)包括电绝缘层(60a)，其特征在于，所述去耦结构(DC1)还包括位于所述第一传感器电极(G1a)与所述基底(50)之间的第一稳定电极(G0a)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
-在所述基底(50)上形成所述第一稳定电极(G0a)，
-在所述第一稳定电极(G0a)上形成二氧化硅(SiO2)的层(60a)，以及
-在二氧化硅(SiO2)的所述层(60a)之上形成所述第一传感器电极(G1a)。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一稳定电极(G0a)的尺寸选择成使得在所述基底(50)的温度变化1℃时，所述第一传感器电极(G1a)与所述第二传感器电极(G1b)之间的电抗(XPAR)的热引起的变化(△XPAR)小于基准值XREF的0.1%，其中所述电抗(XPAR)在10kHz的频率下确定，且所述基准值XREF根据以下公式计算：
其中ε表示真空的介电常数，且A表示所述第一传感器电极(G1a)的面积。
7.一种法布里-珀罗干涉计(300)，其包括第一镜板(100)和第二镜板(200)，所述第一镜板(100)包括：
-基底(50)，其包括硅(Si)，
-在所述基底(50)上实施的半透明反射涂层(110)，
-在所述基底(50)上或其中形成的去耦结构(DC1)，
-在所述去耦结构(DC1)之上形成的第一传感器电极(G1a)，以及
-第二传感器电极(G1b)，
所述第二镜板(200)包括第三传感器电极(G2a)和第四传感器电极(G2b)，使得所述第一传感器电极(G1a)和所述第三传感器电极(G2a)形成第一传感器电容器(C1)，所述第二传感器电极(G1b)和所述第四传感器电极(G2b)形成第二传感器电容器(C2)，所述第一传感器电容器(C1)的电容(C1)表示所述法布里-珀罗干涉计(300)的镜间隙(dF)，
其中所述去耦结构(DC1)包括电绝缘层(60a)，其特征在于，所述去耦结构(DC1)还包括位于所述第一传感器电极(G1a)与所述基底(50)之间的第一稳定电极(G0a)。
8.根据权利要求7所述的干涉计(300)，其特征在于，所述第一镜板(100)包括位于所述第二传感器电极(G1b)与所述基底(50)之间的第二稳定电极(G0b)。
9.根据权利要求8所述的干涉计(300)，其特征在于，所述第二稳定电极(G0b)电连接至所述第一稳定电极(G0a)。
10.根据权利要求7或权利要求8所述的干涉计(300)，其特征在于，所述第一镜板(100)包括位于所述第二传感器电极(G1b)与所述基底(50)之间的所述第二稳定电极(G0b)，且其中所述第一稳定电极(G0a)和所述第二稳定电极(G0b)是相同传导层的部分。
11.根据权利要求7至权利要求9中任一项所述的干涉计(300)，其特征在于，所述第一传感器电极(G1a)与所述第二传感器电极(G1b)之间的电容(CPAR)的热引起的变化在所述基底(50)的温度变化1℃时小于所述第一传感器电容器(C1)的电容(C1)的0.1%。
12.根据权利要求7至权利要求9中任一项所述的干涉计(300)，其特征在于，所述干涉计(300)包括连接至所述第一传感器电极(G1a)和所述第二传感器电极(G1b)的电容监测单元(410)。
13.根据权利要求7至权利要求9中任一项所述的干涉计(300)，其特征在于，所述干涉计(300)包括布置成监测所述第二镜板(200)相对于所述第一镜板(100)的对准的多个传感器电极(G1a1, G21, G1b1, G1a2, G22, G1b2)。
CN201580077176.XA 2014-12-29 2015-12-18 用于光学干涉计的镜板及光学干涉计 Active CN107250741B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20146151 2014-12-29
FI20146151A FI126791B (en) 2014-12-29 2014-12-29 Mirror disk for an optical interferometer, method for manufacturing a mirror disk and optical interferometer
PCT/FI2015/050909 WO2016107973A1 (en) 2014-12-29 2015-12-18 Mirror plate for an optical interferometer and an optical interferometer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107250741A CN107250741A (zh) 2017-10-13
CN107250741B true CN107250741B (zh) 2018-06-05

Family

ID=56284340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580077176.XA Active CN107250741B (zh) 2014-12-29 2015-12-18 用于光学干涉计的镜板及光学干涉计

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10088362B2 (zh)
EP (1) EP3241002B1 (zh)
JP (1) JP6255543B1 (zh)
CN (1) CN107250741B (zh)
FI (1) FI126791B (zh)
WO (1) WO2016107973A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10260941B2 (en) * 2016-10-04 2019-04-16 Precitec Optronik Gmbh Chromatic confocal distance sensor
US10955336B2 (en) * 2017-08-26 2021-03-23 Innovative Micro Technology Gas sensor comprising a rotatable Fabry-Perot multilayer etalon
JP7313115B2 (ja) 2017-11-24 2023-07-24 浜松ホトニクス株式会社 光検査装置及び光検査方法
JP7043885B2 (ja) * 2018-02-26 2022-03-30 セイコーエプソン株式会社 分光装置、温度特性導出装置、分光システム、分光方法、及び温度特性導出方法
DE112019006324T5 (de) * 2018-12-21 2021-09-09 Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. Lineare temperaturkalibrierungskompensation für spektrometersysteme
DE102019210707A1 (de) * 2019-07-19 2021-01-21 Robert Bosch Gmbh Interferometereinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Interferometereinrichtung
EP3904847A4 (en) * 2019-11-19 2022-08-03 Shenzhen Hypernano Optics Technology Co., Ltd SELF-CALIBRATION METHOD FOR FABRY-PEROT TUNABLE RESONATOR AND SPECTRUM ACQUISITION DEVICE WITH SELF-CALIBRATION FUNCTION
US11788887B2 (en) * 2020-03-27 2023-10-17 Nanohmics, Inc. Tunable notch filter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62257032A (ja) * 1986-04-30 1987-11-09 Sharp Corp 可変干渉装置
US5550373A (en) * 1994-12-30 1996-08-27 Honeywell Inc. Fabry-Perot micro filter-detector
CN103733035A (zh) * 2011-06-06 2014-04-16 Vtt技术研究中心 微机械可调法布里-珀罗干涉仪及其制造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5940579A (en) 1997-02-26 1999-08-17 White Consolidated Industries, Inc. Capacitive leakage current cancellation for heating panel
JP5085101B2 (ja) * 2006-11-17 2012-11-28 オリンパス株式会社 可変分光素子
JP2008197362A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Olympus Corp 可変分光素子
JP2011027780A (ja) 2009-07-21 2011-02-10 Denso Corp ファブリペロー干渉計及びその製造方法
JP5779852B2 (ja) * 2010-08-25 2015-09-16 セイコーエプソン株式会社 波長可変干渉フィルター、光モジュール、および光分析装置
JP5909850B2 (ja) * 2011-02-15 2016-04-27 セイコーエプソン株式会社 波長可変干渉フィルター、光モジュール、及び光分析装置
JP2012173314A (ja) * 2011-02-17 2012-09-10 Seiko Epson Corp 波長可変干渉フィルター、光モジュール、および電子機器
JP5834718B2 (ja) * 2011-09-29 2015-12-24 セイコーエプソン株式会社 波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器
DE102013201506A1 (de) * 2012-02-17 2013-08-22 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches Bauelement
FI125690B (en) * 2013-06-18 2016-01-15 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Mirror for Fabry-Perot interferometer and method for its manufacture

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62257032A (ja) * 1986-04-30 1987-11-09 Sharp Corp 可変干渉装置
US5550373A (en) * 1994-12-30 1996-08-27 Honeywell Inc. Fabry-Perot micro filter-detector
CN103733035A (zh) * 2011-06-06 2014-04-16 Vtt技术研究中心 微机械可调法布里-珀罗干涉仪及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
FI20146151A (fi) 2016-06-30
CN107250741A (zh) 2017-10-13
EP3241002B1 (en) 2019-05-22
JP6255543B1 (ja) 2017-12-27
EP3241002A4 (en) 2018-01-10
JP2018508826A (ja) 2018-03-29
WO2016107973A1 (en) 2016-07-07
US20170350761A1 (en) 2017-12-07
US10088362B2 (en) 2018-10-02
EP3241002A1 (en) 2017-11-08
FI126791B (en) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107250741B (zh) 用于光学干涉计的镜板及光学干涉计
US9268144B2 (en) Method for producing a mirror plate for Fabry-Perot interferometer, and a mirror plate produced by the method
EP3423858B1 (en) 3d imaging system and method
CN104007528B (zh) 分光照相机
CN104034418B (zh) 分光测定装置
JP6730300B2 (ja) ファブリペロー干渉計のためのミラープレート、およびファブリペロー干渉計
CN105319703A (zh) 分光图像拍摄装置、分光图像拍摄方法
WO2015197920A1 (en) A method for determining the spectral scale of a spectrometer and apparatus
CN105323443B (zh) 分光图像取得装置以及受光波长取得方法
CN105391920A (zh) 分光图像取得装置以及分光图像取得方法
US10545049B2 (en) Method for stabilizing a spectrometer using single spectral notch
JP5131276B2 (ja) 色分布測定用光学系、色分布測定装置、及び色分布測定方法
CN111430396A (zh) 一种基于超导纳米线的单光子偏振探测器件及其实现装置
KR20230004572A (ko) 초분광 이미징 장치
JP2016014546A (ja) 成分分析装置、及び成分分析方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant