CN108931831A - 混合间隔件多光谱滤光器 - Google Patents

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Abstract

光学滤光器可以包括第一镜、第二镜以及设置在第一镜与第二镜之间的间隔件层结构。间隔件层结构可以包括第一组层。第一组层中的每个层可以是与第一折射率和大于层厚度阈值的厚度相关联的第一材料。间隔件层结构可以包括第二组层。第二组层中的每个层可以是与第二折射率相关联的第二材料。可以选择第二组中的每个层来替换第一材料的对应层。对应层可以与小于层厚度阈值的厚度相关联。

Description

混合间隔件多光谱滤光器
背景技术
多光谱传感器装置可以用于捕获信息。例如，多光谱传感器装置可以捕获与一组电磁频率相关的信息。多光谱传感器装置可以包括捕获信息的一组传感器元件(例如，光学传感器、光谱传感器、和/或图像传感器)。例如，传感器元件的阵列可以用于捕获与多个频率相关的信息。传感器元件阵列的特定传感器元件可以与限制针对特定传感器元件的频率范围的滤光器相关联。
发明内容
根据一些可能的实现方式，光学滤光器可以包括第一镜、第二镜以及设置在第一镜与第二镜之间的间隔件层结构。间隔件层结构可以包括第一组层。第一组层中的每个层可以是与第一折射率和大于层厚度阈值的厚度相关联的第一材料。间隔件层结构可以包括第二组层。第二组层中的每个层可以是与第二折射率相关联的第二材料。可以选择第二组中的每个层来替换第一材料的对应层。对应层可以与小于层厚度阈值的厚度相关联。
根据一些可能的实现方式，多光谱滤光器可以包括沉积在与一组传感器元件相关联的衬底上的第一镜，以从光源部分地反射光。多光谱滤光器可以包括第二镜，以从光源部分地反射光。多光谱滤光器可以包括间隔件，该间隔件设置在第一镜和第二镜之间并且包括与对应于一组传感器元件的多个信道相关联的多个层。多个层中的第一一个或多个层可以是具有第一折射率的氢化硅。第一一个或多个层中的每一个可以与大于层厚度阈值的厚度相关联。多个层中的第二一个或多个层可以与具有第二折射率的材料相关联。
根据一些可能的实施方式，光学滤光器可以包括衬底。光学滤光器可以包括设置到衬底上的一组光学滤光器层。一组光学滤光器层可以包括光学滤光器层的与第一折射率相关联的第一子集。一组光学滤光器层可以包括光学滤光器层的与比第一折射率更小的第二折射率相关联的第二子集。一组光学滤光器层可以形成多个信道。每个信道可以关联于在对应的中心波长处传递光。每个中心波长可以与相邻的中心波长分开小于阈值信道分离的距离。
附图说明
图1是本文所描述的示例实现方式的概要图；
图2A-2D是与本文所描述的多光谱滤光器相关的特性图；
图3A-3D是与本文所描述的多光谱滤光器相关的特性图；
图4A-4E是与本文所描述的多光谱滤光器相关的特性图；
图5A和5B是与本文所描述的多光谱滤光器相关的特性图；以及
图6A-6D是与本文所描述的多光谱滤光器相关的特性图。
具体实施方式
示例实现方式的以下详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。
传感器元件(例如，光学传感器)可以合并到光学传感器装置中，以获得关于一组电磁频率的信息。例如，光学传感器装置可以包括可以进行光的传感器测量的图像传感器、多光谱传感器等。光学传感器装置可以利用一个或多个传感器技术，诸如互补金属-氧化物-半导体(CMOS)技术、电荷耦合装置(CCD)技术等。光学传感器装置可以包括多个传感器元件(例如，传感器元件的阵列)，该多个传感器元件中的每一个配置为获得信息。
传感器元件可以与为传感器元件过滤光的滤光器相关联。例如，传感器元件可以与线性可变滤光器(LVF)、圆形可变滤光器(CVF)、法布里-珀罗滤波器等对准，以使得过滤光的指向传感器元件的部分。对于诸如法布里- 珀罗滤波器的二元滤光器结构，可以将氢化硅(Si：H)选择为定位在二元滤光器结构的镜之间的间隔件的层。氢化硅与在近红外光谱范围中相对高的折射率(例如，折射率大于大致3.5)相关联，这导致相对低的角度移位。然而，相对高的折射率导致间隔件层的多个层的相对小的物理厚度。例如，对于与在大致800纳米(nm)和1100nm之间的波长范围相关联的64信道传感器元件阵列，间隔件的至少一个层可以在厚度上小于大致1.2nm。相似地，对于相似的128信道传感器元件阵列，间隔件的至少一个层可以在厚度上小于大致0.6nm。小于阈值层厚度的层厚度(例如，小于大致5nm、小于大致2nm、小于大致1.5nm、小于大致1nm、小于大致0.75nm，等等) 可能造成难以制造滤光器。
滤光器可能暴露于导致滤光器退化的环境条件。例如，在图案化过程或者清洁过程期间，滤光器的间隔件的暴露于图案化过程或清洁过程的层可能经受化学组分的改变。此外，在操作期间的环境条件(诸如暴露到室温条件) 可能导致滤光器的退化。在这种情形下，对于将氢化硅用为间隔件的层的滤光器，氢化硅层的部分可以转换为氧化物层(例如，氧化硅(SiO)、二氧化硅(SiO2)等)，以形成混合的氢化硅和氧化物层。换言之，可以将氢化硅的层改变为氢化硅的第一部分和氧化物的第二部分。氢化硅层的由于环境条件而转换为氧化物层的部分可以与大于大致0.5nm、大于大致1nm、大于大致1.5nm、大于大致2nm、大于大致5nm等的厚度相关联。基于层的化学组分从氢化硅材料(或者另一种可氧化材料)改变为氧化物材料，以及基于层的层厚度不改变或者改变小于阈值数量，层的折射率可以从在大致930 nm处的大致3.7改变为在大致930nm处的大致1.47。基于改变的折射率，层的期望光学厚度可以按折射率的比率进行改变。例如，期望光学厚度可以减少为最初使用氢化硅所形成的层的厚度的40％(1.47/3.7＝40％)。因此，层的光学厚度和层的期望光学厚度可以不匹配，这可能导致滤光器的中心波长上的移位。
本文所描述的一些实现方式为混合间隔件提供了具有受控制的组分(诸如沉积的氢化硅层和沉积的氧化物层等)的多光谱滤光器阵列。以这种方法，可以为传感器元件阵列提供耐用(即，环境稳定)的多光谱滤光器阵列。此外，多光谱滤光器阵列可以与相对于具有未控制的组分的滤光器(例如，具有小于氧化为混合的氢化硅和氧化物的层的层厚度阈值的氢化硅层的滤光器)移位的减少的中心波长相关联。此外，多光谱滤光器阵列的间隔件的层的最小厚度可以增加，使得制造难度减少并且使得能够使用附加工艺(例如，剥离工艺)来进行制造。基于减少制造难度，本文所描述的一些实现方式可以使能用于多光谱滤光器阵列的增加量的信道。基于包括阈值数量的氢化硅 (例如，阈值厚度的氢化硅、阈值量的氢化硅层等)，本文所描述的一些实现方式可以与相对高的折射率相关联，这可以产生相对低的角度移位。
图1是本文所描述的示例实现方式100的概要图。如图1所示，多光谱滤光器105(例如，二元结构光学滤光器阵列)可以包括第一镜110-1、第二镜110-2和间隔件120。
如图1进一步示出的，第一镜110-1和第二镜110-2可以夹层间隔件120。换言之，间隔件120可以将第一镜110-1和第二镜110-2分开阈值的距离，和/或间隔件120的面可以由第一镜110-1和第二镜110-2围封。在一些实现方式中，镜110可以与特定材料相关联。例如，镜110可以包括一组金属镜层(例如，银)、一组电介质镜材料层(例如，交替的氢化硅层和二氧化硅层)等，以将光的从光源朝向与多光谱滤光器105相关联的传感器元件指引的部分进行反射。镜110可以与传感器元件阵列中的与多光谱滤光器105的每个信道相关联的每个传感器元件对准。
在一些实现方式中，间隔件120可以包括一个或多个间隔件层130。例如，间隔件120可以包括一组间隔件层130-1到130-5(例如，电介质层)。在一些实现方式中，一个或多个间隔件层130的厚度可以与为特定波长确保最小间隔件厚度相关联。在一些实现方式中，间隔件120可以与单腔配置相关联。附加地或替代地，间隔件120可以与多腔配置相关联。
在一些实现方式中，一个或多个间隔件层130的厚度可以依赖于二元数列。例如，间隔件层130-3可以与间隔件层120-2的厚度的大约一半相关联，间隔件层130-4可以与间隔件层130-3的厚度的大约一半相关联，并且间隔件层130-5可以与间隔件层130-4的厚度的大约一半相关联。
在一些实现方式中，多光谱滤光器105可以沉积在与光学传感器装置相关联的衬底上。例如，镜110-1可以(例如，经由沉积工艺和/或光刻剥离工艺)沉积在包括传感器元件的阵列的衬底上，以捕获信息(例如，光谱数据)。在一些实现方式中，间隔件120可以允许对与多波长相关的信息进行捕获。例如，间隔件120的与第一传感器元件(例如，传感器元件阵列的后照明光学传感器或前照明光学传感器)相对准的第一部分可以与第一厚度相关联，并且间隔件120的与第二传感器元件相对准的第二部分可以与第二厚度相关联。在这种情形下，指向第一传感器元件和指向第二传感器元件的光可以基于第一厚度而对应于第一传感器元件处的第一波长以及基于第二厚度而对应于第二传感器元件处的第二波长。以这种方法，多光谱滤光器105使用与多个部分相关联的间隔件(例如，间隔件120)来允许由光学传感器装置感测多光谱，该多个部分与多个厚度相关联，对准到光学传感器装置的多个传感器元件。
在一些实现方式中，镜110可以与保护层相关联。例如，保护层可以沉积到镜110-1(例如，在镜110-1和间隔件120之间)上，以减少镜110-1退化的似然，从而利用多光谱滤光器105来改善光学传感器装置的耐用性。在一些实现方式中，镜110和/或间隔件120可以与锥形的边缘相关联。例如，镜110和/或间隔件120的边缘部分可以是锥形的，并且允许另一个层(例如，保护层)沉积在边缘部分以减少边缘部分退化的似然，而不妨碍镜110和/ 或间隔件120的与将光指向光学传感器相关联的另一部分(例如，非边缘部分)。
如上所指示的，图1仅仅作为示例提供。其他示例是可能的，并且可以与关于图1所描述的不同。
图2A-2D是与对间隔件层使用氢化硅且具有高折射率/低折射率(HL) 对的两个四分之一波堆叠体的法布里-珀罗滤波器相关的示例的图。
如图1所示，并由图表200示出，滤光器210可以包括衬底、包括交替的氢化硅(示出为“Si_H”或称为Si：H)层和二氧化硅(示出为“SiO2”)层的第一四分之一波堆叠体、氢化硅间隔件、以及包括交替的氢化硅层和二氧化硅层的第二四分之一波堆叠体。第一四分之一波堆叠体和第二四分之一波堆叠体的氢化硅层可以各自与大致3.7226的折射率、大致62.6nm的物理厚度以及大致932nm的四分之一波光学厚度(示出为“Q.W.O.T.”)相关联。如本文所描述的，层的四分之一波光学厚度对应于层的物理厚度和折射率。第一四分之一波堆叠体和第二四分之一波堆叠体的二氧化硅层可以各自与大致1.4664的折射率、大致158.9nm的物理厚度以及大致932nm的四分之一波光学厚度相关联。氢化硅间隔件层与大致3.7226的折射率、大致152.2nm 的物理厚度以及大致1864的四分之一波光学厚度相关联。尽管本文描述为氢化硅间隔件层，但是该氢化硅间隔件层可以包括为形成多个信道而选择的多个厚度的氢化硅的多个间隔件层。例如，在第一情形中，可以使用形成64 个信道的多个层来形成氢化硅间隔件层。相似地，在第二情形中，可以使用形成128个信道的多个层来形成氢化硅间隔件层。
如图2B所示，图表220表示滤光器210的折射率简况。如所示，滤光器210包括由第一四分之一波堆叠体和第二四分之一波堆叠体夹层的氢化硅间隔件。第一四分之一波堆叠体和第二四分之一波堆叠体中的每一个包括形成一组HL对的氢化硅层和二氧化硅层的交替集合。
如图2C和2D所示，一组图表230和240分别示出了滤光器210的一组光学特点。例如，滤光器210与在大致932nm处大于90％的透射率相关联。相似地，滤光器210与在大致680nm处大于45％的透射率相关联。在这种情形下，滤光器210可以用于例如在大致800nm和大致1100nm之间的波长范围。在一种情形下，如本文所描述的，可以将滤光器210提供给64信道传感器元件阵列，并且该滤光器210可以与大致1.2nm的氢化硅间隔件的最薄层的厚度相关联。相似地，在第二种情形下，如本文所描述的，可以将滤光器210提供给128信道传感器元件阵列，并且该滤光器210可以与大致0.6nm的氢化硅间隔件的最薄层的厚度相关联。基于最薄层的厚度小于阈值层厚度(例如，小于大致5nm、小于大致2nm、小于大致1.5nm、小于大致1nm、小于大致0.75nm等)，氢化硅间隔件的一个或多个层可以氧化为一个或多个混合的氢化硅和氧化物层。基于在期望仅使用氢化硅的基础上来选择一个或多个氢化硅和氧化物层的厚度，氢化硅间隔件可以称为未控制组分的间隔件或者仅有氢化硅的间隔件。
如上所指示的，图2A-2D仅仅作为示例提供。其他示例是可能的，并且可以与关于图2A-2D所描述的不同。
图3A-3D是仅将氢化硅用作间隔件(即，未控制组分的间隔件)的法布里-珀罗滤波器(诸如关于图2A-2D所描述的滤光器210)的光学特性图。
如图3A所示，并且由图表300示出，为使用滤光器210的64信道滤光器阵列提供了理论情形下的滤光器响应。对于滤光器210的氢化硅间隔件没有氧化的情况确定理论上的滤光器响应。在这种情形下，滤光器210提供一组64个大致均匀间隔的信道，覆盖大致800nm至大致1100nm的波长范围，该组信道与大致80％至大致100％之间的透射率相关联。
如图3B所示，并且由图表310示出，基于滤光器210的间隔件的薄层 (例如，小于阈值厚度的层)和层表面的氧化(例如，在暴露于大气、图案化工艺、清洁工艺等期间发生的氧化，如本文所描述的)，为使用滤光器210 的64信道滤光器阵列提供了氧化情况下的滤光器响应。在这种情形下，在例如滤光器210的间隔件的最后三个层(例如，直到大致4.8nm厚度的最薄的三个层)上引起氧化，其被氧化形成混合的氢化硅/二氧化硅层。因此，滤光器210提供了一组64个信道，其具有与相对相似的波长相关联的多组信道。例如，因为氧化更改了滤光器210的间隔件的最后三个层的组分和折射率而未更改间隔件的最后三个层的物理厚度，所以第一组的8个信道与大致 810nm的波长相关联，第二组的信道与大致845nm的波长相关联，第三组的8个信道与大致875nm的波长相关联，等等。
如图3C所示，并且由图表320示出，以及如图3D所示，并且由图表 330示出，为每个信道提供了在图3A的理论情形下的滤光器210的滤光器响应和在图3B的氧化情形下的滤光器响应之间的比较。如图3C所示，在氧化情形下的滤光器响应导致相对相似的中心波长分组(例如，多组8个信道各自具有在该组中的每个其他信道的大致2nm内的中心波长)，而不是在理论情形下的中心波长(示出为“CWL”)的均匀间隔的集合。例如，如图 3D所示，在理论情形下，任何特定信道的中心波长从相邻信道的相邻中心波长间隔大致5nm。换言之，例如，信道16与高于信道15为5nm且低于信道17为5nm的中心波长相关联。相比之下，在氧化情形下，在一组信道内的信道与相对低的信道间隔相关联，而每个组与相对高的信道间隔相关联。换言之，例如，信道6和7在公共的信道组中，并且信道7与比信道6 更高1nm的中心波长相关联；然而，信道7和9与不同信道组相关联，并且信道7与比信道8更低32nm的中心波长相关联。
如上所指示的，图3A-3D仅仅作为示例提供。其他示例是可能的，并且可以与关于图3A-3D所描述的不同。
图4A-4E是与使用混合的间隔件层的滤光器相关的示例的图，该示例将基于氧化物的材料用于混合的间隔件层的一个或多个沉积层。
如图4A所示，并且由图表400示出，滤光器410(例如，用于多光谱感测的光学滤光器)可以包括第一镜、间隔件的一组层、以及第二镜。第一镜和第二镜可以是四分之一波堆叠体、金属镜等。间隔件的层使用一组涂覆运行(标识为涂覆运行1、2、3、……)来沉积。可以选择氢化硅(例如，其可以与比在大致800nm和大致1100nm之间的光谱范围处的阈值折射率更大的折射率相关联，诸如大于2.0、大于2.5、大于3.0、大于3.5、大于3.6 等)或另一种材料(例如，另一种可氧化材料)用于间隔件的一个或多个层。氧化物可以用于确定为与比氢化硅的层厚度阈值更小的层厚度(诸如小于大致5nm)相关联的一个或多个层。换言之，如果层将与比使用氢化硅所沉积的层的阈值更小的厚度相关联(例如，基于氢化硅在由包括滤光器410的光学装置所覆盖的光谱范围处的折射率)，则层可以由氧化物材料沉积另一厚度(例如，基于氧化物材料的折射率来选择)，该另一厚度在一些实现方式中可以大于厚度阈值。在一些实现方式中，氧化物材料可以与比厚度阈值更小的厚度相关联。
在另一个示例中，可以利用另一个阈值层厚度，诸如小于大致10nm、小于大致2.5nm、小于大致2nm、小于大致1.5nm、小于大致1nm、小于大致0.75nm等。在这种情形下，第一层(标识为涂覆运行1)与超过阈值层厚度的大致92.633nm的氢化硅的层厚度相关联，并且因此使用氢化硅来沉积。相似地，第四层与超过阈值层厚度的大致9.617nm的氢化硅的层厚度相关联，并且因此使用氢化硅来沉积。相比之下，第五层与未超过阈值层厚度的大致4.809nm的氢化硅的层厚度相关联。在这种情形下，以大致11.800 nm的层厚度(例如基于铌钛氧化物的折射率)沉积铌钛氧化物(NbTiOx)，而不是氢化硅。
在另一个示例中，可以利用另一种氧化物材料，诸如二氧化硅(SiO2)、五氧化二铌(Nb2O5)、五氧化钽(Ta2O5)、二氧化钛(TiO2)、铝氧化物(Al2O3)、锆氧化物(ZrO2)、钇氧化物(Y2O3)、二氧化铪(HfO2)等；可以使用氮化物材料，诸如硅氮化物(Si3N4)；可以使用氟化物材料，诸如镁氟化物(MgF)；可以使用硫化物材料，诸如锌硫化物(ZnS)；可以使用硒化物材料，例如锌硒化物(ZnSe)；其组合等。基于与较氢化硅不同的折射率相关联的铌钛氧化物，选择不同的层厚度，以使用铌钛氧化物来沉积第五层。例如，基于铌钛氧化物的折射率和与第五层相关联的信道的中心波长来为间隔件的第五层选择大致11.800nm的层厚度。相似地，第六层和第七层分别与未超过阈值层厚度的大致2.404nm和大致1.202nm的氢化硅的层厚度相关联。在这种情形下，基于铌钛氧化物的折射率以及与第六层和第七层相关联的信道的中心波长，使用具有大致5.900nm和大致2.950nm的层厚度的铌钛氧化物来分别沉积第六层和第七层。在一些实现方式中，滤光器410可以与由间隔件的层所形成的信道的阈值量(诸如大于或等于8信道、16信道、32信道、 64信道、128信道、256信道等)相关联。
关于间隔件(例如，第一材料是例如氢化硅)的第二材料的厚度，该厚度与基于色散值的预期厚度不同。例如，在大致930nm处，氢化硅与大致 3.7225的折射率和用于第七层的1.202的间隔件厚度相关联，导致了3.7225* 1.202＝4.474nm的光学厚度(其表示氢化硅层的光学厚度)。替换氢化硅层的铌钛氧化物层的理论上的物理厚度可以确定为4.474nm/2.323nm＝1.926 nm，其中2.323nm表示铌钛氧化物在大致930nm处的大致折射率。在这种情形下，1.926nm小于基于色散确定的物理厚度2.950nm。这种差异是氢化硅和例如铌钛氧化物之间的界面处的相移位的结果。因此，基于测试，将铌钛氧化物确定为相对于氢化硅增加了250％的层厚度。以这种方法，基于滤光器的最薄层的厚度增加以及基于使用附加的工艺来使能滤光器阵列的制造，使用受控制的组分来制造基于混合间隔件的滤光器(例如，滤光器410) 相对于使用为控制的组分来制造另一滤光器(例如，滤光器210)是改善的。
如图4B所示，并且由图表420示出，为使用滤光器410的64信道滤光器阵列提供了滤光器响应。在这种情形下，基于利用具有氧化物层和氢化硅层的混合间隔件层，滤光器410提供一组64个大致均匀间隔的信道，覆盖大致800nm至大致1100nm的波长范围，该组信道与大致80％至大致100 ％之间的透射率相关联。使用氧化层而不是小于阈值层厚度的氢化硅层避免了氧化，这避免了如图3B所示的信道的分组。以这种方法，相对于基于全氢化硅间隔件的设计，混合间隔件的利用改善了多光谱滤光器的滤光器性能，并且改善了包括滤光器410的光学装置的光学性能。
如图4C所示，并且由图表430示出；如图4D所示，并且由图表440 示出；以及如图4E所示，并且由图表450示出，滤光器410导致了滤光器 410的信道的中心波长的相对均匀的间隔(例如，与比每个信道的阈值分离的偏离更小的偏差相关联的的中心波长间隔，诸如小于大致10nm、小于大致6nm、小于大致5nm，等等)。例如，如由图表430示出，滤光器410的中心波长对应于滤光器210的理论情形：从信道索引编号0处的800nm的中心波长到信道索引编号63的1100nm的中心波长。相似地，如由图表440 示出，并且如由图表450在更大粒度的坐标下示出，滤光器210的理论情形与大致4.5nm和大致5nm之间的信道间隔相关联。相比之下，返回到图3D 中的图表330，在氧化的情形下，滤光器210与在大致0.5nm(例如，对于信道组中的相邻信道)和大致35nm(例如，对于不同信道组中的相邻信道) 之间的信道间隔相关联。返回到图表440和450，实际情形下的滤光器410 与在大致4nm和大致6nm之间的信道间隔相关联。以这种方法，滤光器 410相对于滤光器210实现对信道间隔的均匀性的改善。
如上所指示的，图4A-4E仅仅作为示例提供。其他示例是可能的，并且可以与关于图4A-4E所描述的不同。
图5A和5B是与具有混合间隔件的滤光器相关的图，该示例为混合间隔件的一个或多个光学滤光器层使用基于氧化物的材料。
如图5A所示，并且由图500示出；以及如图5B所示，并且由图510 示出，为一组间隔件材料提供了在一组波长的光处的折射率。例如，如图表 500所示，氢化硅在大致800nm处的折射率是大致3.852，在大致930nm处的折射率是大致3.7225，并且在大致1100nm处的折射率是大致3.639。相似地，对于铌钛氧化物和二氧化硅，在大致800nm处的相应的折射率是大致2.342和大致1.469，在大致930nm处的相应的折射率是大致2.323和大致1.466，以及在大致1100nm处的相应的折射率是大致2.308和大致1.464。
如图510所示，相对于氢化硅，对于铌钛氧化物和二氧化硅的由于波长上的改变而造成的折射率上的改变是不同的。例如，氢化硅在波长从大致800 nm改变到大致930nm以及大致1100nm时分别与折射率减少大致3.4％和大致5.5％相关联。相比之下，铌钛氧化物与减少大致0.8％和大致1.5％相关联，以及二氧化硅与减少大致0.2％和大致0.3％相关联。在这种情形下，氢化硅的折射率上的改变与铌钛氧化物或二氧化硅的折射率上的改变之间的失配的结果是对信道间隔的均匀性的改变。例如，返回到图表450，滤光器 410的信道间隔展示了相对于滤光器210的理论上的信道间隔的线性偏离。这种线性偏离小于阈值偏离。例如，滤光器410与比阈值信道分离更小的信道分离(例如，小于大致6nm)相关联。
如上所指示的，图5A和5B仅仅作为示例提供。其他示例是可能的，并且可以与关于图5A和5B所描述的不同。
图6A-6D是与具有混合间隔件的滤光器相关的图，该示例为混合间隔件的一个或多个光学滤光器层使用基于氧化物的材料。
如图6A所示，并且由图表600示出，滤光器610(例如，用于多光谱感测的光学滤光器)可以包括第一镜、间隔件的一组层、以及第二镜。第一镜和第二镜可以是四分之一波堆叠体、金属镜等。间隔件的层使用一组涂覆运行(标识为涂覆运行1、2、3、……)来沉积。可以选择氢化硅(例如，其可以与比在大致800nm和大致1100nm之间的光谱范围处的阈值折射率更大的折射率相关联，诸如大于2.0、大于2.5、大于3.0、大于3.5、大于3.6 等)或另一种材料(例如，另一种可氧化材料)用于间隔件的一个或多个层。氧化物(例如，二氧化硅(SiO2))可以用于确定为与比氢化硅的层厚度阈值更小的层厚度(诸如小于大致5nm)相关联的一个或多个层。在这种情形下，第一层(标识为涂覆运行1)与超过阈值层厚度的大致92.633nm的氢化硅的层厚度相关联，并且因此使用氢化硅来沉积。相似地，第四层与超过阈值层厚度的大致9.617nm的氢化硅的层厚度相关联，并且因此使用氢化硅来沉积。相比之下，第五层与未超过阈值层厚度的大致4.809nm的氢化硅的层厚度相关联。在这种情形下，以大致30.400nm的层厚度(例如基于二氧化硅氧化物的折射率)来沉积二氧化硅(SiO2)，而不是氢化硅。
基于与较氢化硅不同的折射率相关联的二氧化硅，选择不同的层厚度，以使用二氧化硅来沉积第五层。例如，基于二氧化硅的折射率和与第五层相关联的信道的中心波长来为间隔件的第五层选择大致30.4nm的层厚度。相似地，第六层和第七层分别与未超过阈值层厚度的大致2.404nm和大致 1.202nm的氢化硅的层厚度相关联。在这种情形下，基于二氧化硅的折射率以及与第六层和第七层相关联的信道的中心波长，使用具有大致15.2nm和大致7.6nm的层厚度的二氧化硅来分别沉积第六层和第七层。在一些实现方式中，滤光器610可以与由间隔件的层所形成的信道的阈值量(诸如大于或等于8信道、16信道、32信道、64信道、128信道、256信道等)相关联。
如图6B所示，并且由图表620示出，为使用滤光器610的63信道滤光器阵列提供了滤光器响应。在这种情形下，基于利用具有氧化物层和氢化硅层的混合间隔件层，滤光器610提供一组63个大致均匀间隔的信道，覆盖大致800nm至大致1100nm的波长范围，该组信道与大致60％至大致95％之间的透射率相关联。使用氧化层而不是小于阈值层厚度的氢化硅层避免了氧化，这避免了如例如图3B所示的信道的分组。以这种方法，相对于基于全氢化硅间隔件的设计，混合间隔件的利用改善了多光谱滤光器的滤光器性能，并且改善了包括滤光器610的光学装置的光学性能。
如图6C所示，并且由图表630示出；以及如图6D所示，并且由图表 640示出，滤光器610导致了滤光器610的信道的中心波长的相对均匀的间隔(例如，与比每个信道的阈值分离的偏离更小的偏差相关联的的中心波长间隔，诸如小于大致10nm、小于大致6nm、小于大致5nm，等等)。例如，如由图表630示出，滤光器610的中心波长对应于滤光器210的理论情形：从信道索引编号0处的800nm的中心波长到信道索引编号63的1100nm的中心波长。如由图表640示出，滤光器610在氢化硅和二氧化硅之间的色散失配的基础上基于与公共的中心波长相关联的特定组的信道(例如，信道编号7和8)而与63信道相关联。相似地，如由图表640示出，相比于图3D 中的图表330(其中氧化情形下的滤光器210与在大致0.5nm(例如，对于信道组中的相邻信道)和大致35nm(例如，对于不同信道组的相邻信道) 之间的信道间隔相关联)，对于在实际情形下的滤光器610，实现了在大致0 nm和大致7nm之间的信道间隔、在大致4nm和大致7nm之间的信道间隔、在大致4.5nm和大致5.0nm之间的信道间隔等。以这种方法，滤光器610 相对于滤光器210实现对信道间隔的均匀性的改善。
如上所指示的，图6A-6D仅仅作为示例提供。其他示例是可能的，并且可以与关于图6A-6D所描述的不同。
前述公开提供了图示和描述，但不意图穷举实现方式或将实现方式限制为所公开的精确形式。修改和变化鉴于上述公开是可能的或是可以从实现方式的实践获得的。
本文中结合阈值来描述一些实现方式。如本文所使用的，满足阈值可以是指值大于阈值、多于阈值、高于阈值、大于或等于阈值、小于阈值、少于阈值、低于阈值、小于或等于阈值、等于阈值，等等。
尽管在权利要求中列举了和/或在说明书中公开了特征的特定组合，这些组合不意图限制可能实现方式的公开。实际上，这些特征中的许多可以以未具体地在权利要求中列举和/或在说明书中公开的方式组合。虽然下列每个从属权利要求可能仅直接从属于一个权利要求，可能的实现方式的公开包括每个从属权利要求与整套权利要求每个其他权利要求的组合。
本文中使用的元件、行为或指令都不应理解为是决定性的或必要的，除非明确地这样描述。此外，如本文中所使用的，冠词“个”和“一”意图包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”可互换地使用。此外，如本文中所使用的，术语“组”意图包括一个或多个项目(例如，相关的项目、不相关的项目、相关的项目的组合，以及多个不相关项目，等等)，并且可以与“一个或多个”可互换地使用。在意指仅一个项目的情况下，使用了术语“一个”或相似语言。此外，如本文中所使用的，术语“具有”等意图为开放术语。另外，短于“基于”意图表示“至少部分地基于”，除非明确地另有指明。

Claims (20)

1.一种光学滤光器，包括：
第一镜，
第二镜；以及
间隔件层结构，所述间隔件层结构设置在所述第一镜和所述第二镜之间，
所述间隔件层结构包括：
第一组层，
所述第一组层中的每个层是与第一折射率和大于层厚度阈值的厚度相关联的第一材料，以及
第二组层，
所述第二组层中的每个层是与第二折射率相关联的第二材料，
选择所述第二组中的每个层来替换所述第一材料的对应层，
所述对应层与小于所述层厚度阈值的厚度相关联。
2.如权利要求1所述的光学滤光器，其中所述第一材料是氢化硅。
3.如权利要求1所述的光学滤光器，其中，在大致800纳米(nm)处，所述第一折射率大于以下中的至少一个：
2.0的折射率，
2.5的折射率，
3.0的折射率，
3.5的折射率，
3.6的折射率，或者
3.8的折射率。
4.如权利要求1所述的光学滤光器，其中所述第一材料是可氧化材料。
5.如权利要求1所述的光学滤光器，其中所述第二材料包括氧化物材料，
所述氧化物材料包括以下中的至少一种：
铌钛氧化物(NbTiOx)，
二氧化硅(SiO2)，
铝氧化物(Al2O3)，
二氧化钛(TiO2)，
五氧化二铌(Nb2O5)，
五氧化二钽(Ta2O5)，
氧化锆(ZrO2)，
氧化钇(Y2O3)，
二氧化铪(HfO2)，或
其组合。
6.如权利要求1所述的光学滤光器，其中所述第二材料包括以下中的至少一种：
氮化物材料，
氟化物材料，
硫化物材料，或
硒化物材料。
7.如权利要求1所述的光学滤光器，其中所述第二折射率小于所述第一折射率。
8.如权利要求1所述的光学滤光器，其中基于所述第二折射率来选择所述第二组层中的层的厚度。
9.如权利要求1所述的光学滤光器，其中所述第二组层形成多个信道，所述多个信道各自与比阈值信道分离更小的信道分离相关联。
10.如权利要求9所述的光学滤光器，其中所述阈值信道分离是以下中的一个：
大致30纳米(nm)，
大致15nm，
大致10nm，
大致7nm，
大致6nm，或
大致5nm。
11.如权利要求1所述的光学滤光器，其中所述层厚度阈值是以下中的一个：
大致10nm，
大致5nm，
大致2.5nm，
大致2nm，
大致1.5nm，
大致1nm，或
大致0.75nm。
12.如权利要求1所述的光学滤光器，其中所述第一镜和所述第二镜各自包括以下中的一个：
金属镜，或
电介质镜。
13.一种多光谱滤光器，包括：
第一镜，所述第一镜沉积在与一组传感器元件相关联的衬底上且从光源部分地反射光，
第二镜，所述第二镜从所述光源部分地反射光，
间隔件，所述间隔件设置在所述第一镜和所述第二镜之间并且包括与对应于所述一组传感器元件的多个信道相关联的多个层，
多个层中的第一一个或多个层，所述第一一个或多个层是具有第一折射率的氢化硅，
所述第一一个或多个层中的每一个与大于层厚度阈值的厚度相关联，
所述多个层中的第二一个或多个层，所述第二一个或多个层与具有第二折射率的材料相关联。
14.如权利要求13所述的多光谱滤光器，其中所述第一一个或多个层与氢化硅相关联，并且所述第二一个或多个层与铌钛氧化物或二氧化硅中的至少一种相关联。
15.如权利要求13所述的多光谱滤光器，其中使用剥离工艺来沉积所述多个层。
16.如权利要求13所述的多光谱滤光器，其中所述多个层与从所述光源传递光的部分相关联，
光的所述部分与大致800纳米(nm)和大致1100nm之间的光谱范围相关联。
17.如权利要求13所述的多光谱滤光器，其中所述多个信道的量大于或等于信道量阈值，
所述信道量阈值是以下中的一个：
8信道，
16信道，
32信道，
64信道，或
128信道。
18.一种光学滤光器，包括：
衬底；以及
一组光学滤光器层，所述一组光学滤光器层设置到所述衬底上，
所述一组光学滤光器层包括光学滤光器层的与第一折射率相关联的第一子集，
所述一组光学滤光器层包括光学滤光器层的与比所述第一折射率更小的第二折射率相关联的第二子集，
所述一组光学滤光器层形成多个信道，
每个信道与在对应的中心波长处传递光相关联，并且
每个中心波长与相邻的中心波长分开小于阈值信道分离的距离。
19.如权利要求18所述的光学滤光器，还包括：
第一镜和第二镜，以至少部分地围封光学滤光器层的所述第一子集和光学滤光器层的所述第二子集。
20.如权利要求18所述的光学滤光器，其中在大致930纳米(nm)处，所述光学滤光器与大于80％的折射率相关联。
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