CN216434426U - 光学滤波器、电子设备以及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及光学滤波器、电子设备以及车辆。一种光学滤波器，包括：载体层，包括第一材料；柱的周期性光栅，以由特征尺寸配置的周期性图案设置在载体层上，柱的周期性光栅包括第二材料；以及层，包括第三材料，层包围柱的周期性光栅并且覆盖载体层，第三材料具有的折射率不同于第二材料的折射率；其中，柱的周期性光栅的特征尺寸小于干涉波长，并且柱的周期性光栅的特征尺寸被配置为使得柱的周期性光栅选择性地反射在干涉波长处的光。利用本公开的实施例，有利地使得光学滤波器对具有波长在包括干涉波长的波长范围内的、除了在干涉波长处的光透明。

Description

光学滤波器、电子设备以及车辆

技术领域

本实用新型涉及光学器件的领域，并且更具体地涉及位于例如面向集成光学组件的光学滤波器领域。

背景技术

对外部光敏感的集成光学组件在其使用寿命期间可能受到来自第三方电子设备的大量干涉光线，例如高能激光辐射。

因此，根据集成光学组件的材料和接收到的能量，由组件接收到的光将转化为电子和/或将局部地将组件的温度从数十度升高到数百度。因此，这种加热会导致光学部件出现故障和损坏。

此外，监管标准可以提高集成光学组件以特定干涉波长接收光线的概率。例如，这是LIDAR(光检测和测距)类型应用标准的情况，其中所使用的激光的波长是标准化的，通常为红外线。

常规地，可以通过覆盖包括干涉波长的频率范围的带阻滤波器保护光学元件免受干涉波长的影响。

然而，常规带阻滤波器不可以被用于要求使用接近或在滤波频带内的波长的应用中，例如，在使用TOF(飞行时间)测量类型的红外信号、红外面部识别或夜视摄像机的应用中。

因此，应该选择性地保护光学元件免受特定干涉波长的影响。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种光学滤波器、电子设备以及车辆，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。

本公开的一方面提供了一种光学滤波器，包括：载体层，包括第一材料；柱的周期性光栅，以由特征尺寸配置的周期性图案设置在载体层上，柱的周期性光栅包括第二材料；以及层，包括第三材料，层包围柱的周期性光栅并且覆盖载体层，第三材料具有的折射率不同于第二材料的折射率；其中，柱的周期性光栅的特征尺寸小于干涉波长，并且柱的周期性光栅的特征尺寸被配置为使得柱的周期性光栅选择性地反射在干涉波长处的光。

根据一个或多个实施例，其中第一材料、第二材料和第三材料被选择为使得光学滤波器对具有被包括在包括干涉波长的波长范围中的波长的、除了在干涉波长处的光透明。

根据一个或多个实施例，其中柱的周期性光栅的每个柱具有圆柱形形状，圆柱形形状具有直径和高度，并且其中特征尺寸包括直径和高度。

根据一个或多个实施例，其中柱的周期性光栅以周期性布置设置在载体层上，周期性布置包括以固定周期重复的柱单元格，并且其中特征尺寸包括固定周期。

根据一个或多个实施例，光学滤波器还包括：第一面，第一面由抗反射层堆叠覆盖，其中抗反射层堆叠被配置为相对于光学滤波器的第一面的法线校正在光学滤波器的第一面一侧上的入射光线的初始入射角，使得入射光线在周期性光栅上的入射角比初始入射角更接近法线。

根据一个或多个实施例，其中干涉波长是由用于使用光来检测和估计距离的汽车应用的标准定义的红外波长。

根据一个或多个实施例，其中第一材料、第二材料以及第三材料是介电材料或半导体材料。

根据一个或多个实施例，其中第一材料为氮化硅，第二材料为氮化硅，并且第三材料为氧化硅。

根据一个或多个实施例，其中第一材料为氮化硅，第二材料为氧化硅，并且第三材料为非晶硅或多晶硅中的一种。

本公开的另一方面提供了一种电子设备，包括：根据一个或多个实施例的光学滤波器；光敏电子芯片；以及外壳；其中，光学滤波器被集成到外壳中，并且朝向光敏电子芯片以过滤由光敏电子芯片接收的光。

本公开的又一方面提供了一种车辆，包括：根据一个或多个实施例的电子设备。

利用本公开的实施例，有利地使得光学滤波器对具有波长在包括干涉波长的波长范围内的、除了在干涉波长处的光透明。

附图说明

在检查本实用新型的非限制性实施例和实施例的详细描述后，并且基于附图，其优点和特征将变得显而易见，其中：

图1A至图1E示出用于制造光学滤波器的方法中的步骤；

图2示出了根据图1E所示的备选实施例的光学滤波器；

图3示出了图1C所示装置的俯视图；

图4示出了包含第一圆柱形柱的周期性光栅上光反射模拟结果的图表；

图5示出了包含第二圆柱形柱的周期性光栅上光反射模拟结果的图表；

图6示出了包含第三圆柱形柱的周期性光栅上光反射模拟结果的图表；

图7示出了配置成保护集成光学组件的元件不受一个或多个干涉波长影响的装置；以及

图8示出了安装有参考图7所述装置的车辆。

具体实施方式

图1A至图1E示出了用于制造光学滤波器FLT1的方法，该光学滤波器FLT1专用于从滤波器上入射光线的光谱中排除干涉波长。通过将干涉波长的光线在周期性光栅RP上反射，干涉波长的选择性排除可以被获得。

周期性光栅RP被配置为使得在干涉波长处的光在周期性光栅接收光线的一侧上产生相长干涉，在周期性光栅的另一侧上产生相消干涉，其余接收光线通过周期性光栅传输。

图1A示出了在其上制造光学滤波器FLT1的牺牲衬底种子S。衬底种子S例如由硅或氧化硅制成，并且打算在制造过程结束时被去除。

在衬底种子S上形成第一抗反射层堆叠AR1，其包括三层；不用说，在抗反射堆叠中可以产生更多的层。

第一叠抗反射层AR1包括一组具有不同光学指数的特定材料薄层。

图1B特别示出了形成载体层CS和形成用于形成柱的周期性光栅RP的层的结果。

在第一抗反射层堆叠AR1上可以形成第三材料MAT3(例如氧化硅)中的第一透明和刚性层。第一透明和刚性层用于将周期性光栅RP定位在距第一抗反射层堆叠AR1的最佳距离处，并且在不改变滤波器光学特性的情况下机械固化光学滤波器。

然后在第三材料MAT3的第一透明刚性层上形成第一材料MAT1中的载体层CS。

然后用第二材料MAT2的旨在形成周期性光栅RP的层覆盖载体层CS。

在本制造阶段，光学滤波器FLT1包括堆叠，该堆叠包括第一材料MAT1中的载体层CS，该层被叠加在第二材料MAT2中用于形成柱的周期性光栅的层上。

第一材料MAT1例如是氮化硅，第二材料MAT2例如也是氮化硅。

在第一材料MAT1和第二材料MAT2相同的情况下，在载体层CS和旨在形成柱的层之间形成阻挡层CA。

阻挡层CA用于形成保护层，用于在蚀刻柱的周期性光栅时保护载体层CS的完整性。阻挡层形成在不同于第一材料MAT1和第二材料MAT2的材料中，并且阻挡层可以在蚀刻期间被标识以便标记蚀刻停止。

例如，当第一材料MAT1和第二材料MAT2由氮化硅制成时，阻挡层CA由氧化硅制成。

与载体层CS的厚度相比，阻挡层CA的厚度可忽略不计。因此，下文将使用术语载体层CS来指代载体层CS与阻挡层CA的堆叠。

图1C示出了使用周期性图案中的光刻掩模在第二材料MAT2层中蚀刻柱的周期性光栅RP的结果。

导致所示结果的步骤包括在旨在形成周期性光栅RP的层上形成具有由特征尺寸配置的周期性图案的光刻掩模。

光刻掩模定义了周期性光栅RP柱顶面的形状。旨在形成周期性光栅RP的层的厚度定义了柱的高度。

例如，为了在载体层CS上制造以网格图案布置的圆柱形柱，光刻掩模包括圆形开口的网格。

通过光刻掩模蚀刻第二材料MAT2的层以形成周期性设置在载体层CS上的柱。

图1D示出了形成在第三材料MAT3中的层的结果，该层包围(即，覆盖或封装)柱的周期性光栅RP，并且该层被沉积在载体层CS的自由部分上。

导致所示结果的步骤包括形成层，该层包围柱上的柱的周期性光栅和载体层CS的保持自由的部分。

柱的周期性光栅RP在第二材料MAT2中形成，并且包围柱的层在第三材料MAT3中形成。

包围柱的层可以覆盖柱侧面和/或柱顶面。更具体地说，包含柱的术语被理解为以下任一项：覆盖柱侧面和顶部二者，或仅覆盖柱侧面。

包围柱和柱顶表面的层可以受到化学机械抛光，以形成平面表面，该平面表面旨在接收例如在第三材料MAT3中的第二透明和刚性层。

第二透明和刚性层可以被结合到平面表面上，以固化光学滤波器，特别是用于去除衬底种子S。

第二透明和刚性层还允许将周期性光栅RP定位在距第二抗反射层堆叠AR2最佳距离处。

因此，光学滤波器FLT1的制造还包括在第二透明和刚性层上形成第二抗反射层堆叠AR2。

然后移除衬底种子S。

图1E示出了由参考图1A至图1E的步骤描述的方法产生的光学滤波器FLT1。

光学滤波器FLT1包括与第二面F2相对的第一面F1，光学滤波器FLT1是平坦的，并且可以采取晶片或碟片的形式。柱的周期性光栅RP位于光学滤波器FLT1内，平行于光学滤波器FLT1的第一面F1和第二面F2。

光学滤波器FLT1可以在第一面F1侧或第二面F2侧任一者上无差别地接收入射光线，而不改变干涉波长反射效应。

在这方面，滤波器的第一面F1和第二面F2各自包括相似的抗反射层堆叠AR1、AR2。

图2示出了根据图1E中所示的光学滤波器FLT1的备选实施例的光学滤波器FLT2。

第一材料MAT1中的载体层CS覆盖第一抗反射层堆叠AR1。第二材料MAT2中的柱的周期性光栅RP被设置在载体层CS上。

柱的周期性光栅RP由第三材料MAT3中的一层包围。第三材料MAT3中的层覆盖柱的侧面以及载体层CS的保持自由的部分。

第二材料MAT2的另一层覆盖柱的顶面和第三材料MAT3层的顶面。

第一材料MAT1例如为氮化硅，第二材料MAT2例如为氧化硅，第三材料MAT3例如为非晶硅。

按照时间顺序，制造光学滤波器FLT2的步骤包括：

在沉积在衬底种子S(例如由硅制成)上的第一抗反射层堆叠AR1上形成在第一材料MAT1(例如氮化硅)中的载体层CS；

直接在载体层CS上形成第三材料MAT3(例如非晶硅)中的层，该层旨在形成在第二材料MAT2(例如由氧化硅制成)中的周期性光栅RP；

在旨在形成周期性光栅RP的层上形成具有由特征尺寸配置的周期性图案的光刻掩模；

通过光刻掩模蚀刻旨在形成周期性光栅RP的层，以便形成周期性分布在周期性光栅的载体层CS上的柱；

在柱上以及载体层CS的保持自由的部分上形成将柱的周期性光栅RP包围的层；

对包围柱的层进行化学机械抛光，以露出柱的周期性光栅RP的顶面；

形成第二材料MAT2的另一层，该另一层覆盖柱的顶面和包围柱的层，例如通过从正硅酸乙酯的液体源获得的氧化硅的等离子体增强物理气相沉积；以及

在第二材料MAT2中的层上形成第二抗反射层堆叠AR2。

在参考图1A至图1E和图2描述的方法中，第一材料MAT1、第二材料MAT2和第三材料MAT3可以不同于上文给出的示例。其他材料组合可从例如氮化硅、氧化硅、非晶硅、非晶碳和碳化硅中选择。

有利地，第一材料MAT1、第二材料MAT2和第三材料MAT3是介电材料或半导体材料，尤其是为了避免电磁天线效应，和/或被选择为使得所述光学滤波器对除了在干涉波长处的波长在包括干涉波长的波长范围内的光透明。

图3示出了图1C所示的俯视图，示出了周期性光栅RP和周期性光栅RP的放大图。

柱的周期性光栅RP是一组相同的突出柱，其以周期性布置被设置在载体层CS上。

柱的周期性光栅RP形成干涉光栅，其周期布置被配置为以干涉波长产生光的反射。

周期性光栅RP的轮廓位于第二材料与第三材料之间的交界面处，并且位于载体层CS的未由柱占据的部分上。

柱的周期性光栅RP，尤其是光栅轮廓，包括小于干涉波长的特征尺寸，并且第二材料与第三材料之间的交界面具有折射率对比度。

这种尺寸小于所需波长的界面称为“元表面”。本领域技术人员熟知元表面，但出于所有意图和目的，他们可以参考Yu等人的科学出版物，“具有相位不连续性的光传播：反射和折射的一般规律”，《科学》第334卷2011年10月21日(通过引用合并)，它给出了元表面的一个示例定义。

该接口旨在通过利用特定的谐振特性来产生光反射，从而在周期性光栅RP的一侧上获得完美的相长干涉，并且在周期性光栅RP的另一侧上获得完美的相消干涉。

周期性光栅RP的布置包括柱单元格，通常为多边形并且以周期P重复。具体而言，单元格的固定重复周期P对应于两个相邻单元的两个相似角之间的间隔。

周期性光栅RP的单位单元格包括相同的周期性图案，该周期性图案包括一根或多根柱，该图案位于多边形的每个角处。

例如，柱可以被设置为成正方形或矩形单元布置，从而形成网格。不用说，可以提供其他类型的后处理，例如形成“蜂窝状”格子的六边形单元布置。

周期性光栅的特征尺寸包括单元格的重复周期P和周期性柱图案的尺寸。

例如，在柱为圆柱体的情况下，周期性光栅的特征尺寸还包括圆柱体的直径D和高度H。不用说，立柱可以采用不同的形状，例如半球形或平行六面体形状。

简而言之，所选材料和光栅RP的周期性图案被配置为通过量子谐振效应在周期性光栅RP的通过该面接收入射光线的侧面上产生相长光干涉，以及在周期性光栅RP上的通过该面透射光线的侧面上产生相消光干涉，以便产生反射。

图4示出了一张图表，其中包含了在第一圆柱形柱的周期性光栅上的光反射模拟结果，圆柱形柱被配置为具体反射940纳米的干涉波长。

在这方面，柱的特征尺寸是高度H为20纳米，直径D为280纳米。柱以网格图案布置在载体层CS上，该网格图案具有固定周期间隔P为590nm的方形单元，载体层CS的厚度为150纳米。第一材料是氮化硅，第二材料也是氮化硅，第三材料是氧化硅。

该图表以高斯分布的增益曲线形式显示反射百分比Rr/Ri。

反射百分比Rr/Ri在930纳米以下和960纳米以上基本上小于10％；观察到反射百分比Rr/Ri明显增加，在940纳米的干涉波长下达到90％以上的最大值。增益曲线半最大值处的全宽小于10纳米。

因此，第一周期性光栅允许从红外光谱中选择性过滤940纳米的波长。

图5示出了一张图表，其中包含第二圆柱形柱的周期性光栅上的光反射模拟结果，圆柱形柱被配置为具体反射905纳米的干涉波长。

在这方面，第二周期性光栅与第一周期性光栅的不同之处在于，立柱以566nm的固定周期间隔P布置。

图表显示了以高斯分布增益曲线形式的反射百分比Rr/Ri。

反射百分比Rr/Ri在900纳米以下和920纳米以上基本上小于10％。观察到反射百分比Rr/Ri明显增加，在905纳米的干涉波长处达到最大90％以上。增益曲线半最大值处的全宽小于10纳米。

因此，第二周期性光栅允许从红外光谱中选择性过滤905纳米的波长。

图6示出了一张图表，其中包含第三圆柱形柱的周期性光栅上的光反射模拟结果，圆柱形柱被配置为具体反射905纳米的干涉波长。

入射光线在第三周期性光栅柱上接收，第三周期性光栅柱上的入射角相对于载体层顶面的法线为五度。

柱的特征尺寸是高度H为60纳米，直径D为280纳米。以固定周期间隔P为600nm的网格模式布置柱。第一材料是氮化硅，第二材料是硅(圆柱形柱包括第二材料)，第三材料是氧化硅。

图表显示了反射百分比Rr/Ri，其形式为增益曲线，根据波长具有高斯分布，在905纳米的干涉波长处最大为60％。增益曲线的一半最大宽度约为20纳米。

对于入射角为5度的光线，第三周期性光栅因此过滤波长为905纳米的60％干涉光线，并过滤895至915纳米之间至少30％的光线。

增加射线在周期性光栅上的入射角会降低反射增益曲线的最大值，并在半最大值处增加全宽。

在这方面，可以提供抗反射层堆叠，其被配置为校正到达柱的周期性光栅的光线入射角。

光线在周期性光栅上的入射角通过抗反射层堆叠进行校正。

换句话说，抗反射层堆叠校正相对于光学滤波器第一面的法线的光线的初始入射角，以便校正初始入射光线，使得周期性光栅上的入射光线的角度尽可能接近法线。

获得这种效果的抗反射层堆叠可以包括例如梯度折射率层堆叠。

因此，抗反射层堆叠使得能够增加最大反射增益，并且减少相对于法线的非零角度入射光线的在反射增益最大值一半处的全宽。

图7示出了装置APP，装置APP被配置成保护集成光学组件CO的元件不受一个或多个干涉波长影响。

装置APP包括光学滤波器FLT、包括集成光学元件CO的电子芯片P和外壳BT。光学滤波器FLT集成在外壳BT中，并且朝向电子芯片P的光学元件CO，以便过滤光学元件CO感知的光。

为此目的，光学滤波器FLT可包括一个或多个光学滤波器堆叠，所述一个或多个光学滤波器被配置为每个滤波器具体地滤除不同的干涉波长。

例如，堆叠中的光学滤波器可以类似于参考图1E和图2描述的光学滤波器。

或者，光学滤波器FLT可以包括一个堆叠，特别是包括多个周期性光栅，每个周期性光栅包括各自的载体层和设置在载体层上的柱，以及每个周期性光栅被配置为反射不同的干涉波长，使得滤波器FLT选择性地过滤多个干涉波长。

例如，通过光学滤波器FLT过滤的波长可以是使用光检测和估计距离的技术规范标准中包括的波长，更为人所知的是应用于机动车的首字母缩略词“LIDAR”(光检测和测距)，例如850、905和1550纳米的波长。

具有由滤波器FLT专门过滤的干涉波长的入射光线Ri被反射Rr，因此不到达集成光学元件CO。

光学滤波器FLT还被配置为尽可能透明地透射入射光线Ri(一个或多个干涉波长除外)，使得除了干涉波长之外，入射光线Ri的光谱对应于透射光线Rt的光谱。

因此，与没有光学滤波器FLT的操作相比，使用光学滤波器FLT不会中断光学元件CO的操作。

图8示出了车辆VH，其中安装了参考图7描述的装置。

车辆VH被一组干涉辐射源S1至S10包围，例如，源自车辆VH附近循环的各种第三方车辆的“激光雷达”型发射器；此示例是非限制性的，源可以是不同的类型。

在前述示例中，干涉辐射源S1至S10的波长通常为850、905或1550纳米的标准波长。

因此，设备APP通过专门过滤干涉辐射来避免光学组件CO过度暴露于来自干涉源S1到S10的辐射。

上文描述的光学滤波器FLT1、FLT2的实施例可用于有效地滤除源自例如“激光雷达”型应用的辐射，其由于其高能级，可改变或损坏可集成到设备应用中的光学传感器。

光学滤波器FLT适于选择性地过滤某些特定干涉波长。因此，配备上述装置APP的光学滤波器FLT过滤旨在用于在与高能潜在源相同的光谱中操作的传感器的光，并且仅去除对应于高能潜在源的干涉和污染波长。

随着“LIDAR”型应用在汽车工业中的使用越来越多，以及传感器的不断发展，将设备应用程序集成到上文所述的车辆VH中，可提供特别适用于汽车工业中使用的所有类型光学传感器的保护。

本公开的一方面提供了一种制造光学滤波器的方法，包括：形成由第一材料制成的载体层；在载体层上形成由第二材料制成的层；在由第二材料制成的层中，蚀刻具有由特征尺寸配置的周期性图案的柱的周期性光栅；以及在载体层上形成由第三材料制成的层，由第三材料制成的层包围柱的周期性光栅；其中，柱的周期性光栅的特征尺寸小于干涉波长，并且柱的周期性光栅的特征尺寸被配置为使得柱的周期性光栅选择性地反射在干涉波长处的光。

根据一个或多个实施例，其中第一材料、第二材料和第三材料被选择为使得光学滤波器对具有被包括在包括干涉波长的波长范围中的波长的、除了在干涉波长处的光透明。

根据一个或多个实施例，其中蚀刻包括将柱的周期性光栅的柱形成为圆柱形形状，圆柱形形状具有直径和高度，并且其中特征尺寸包括直径和高度。

根据一个或多个实施例，其中蚀刻包括将柱的周期性光栅的柱形成为以周期性布置进行设置，周期性布置包括以固定周期重复的柱单元格，并且其中特征尺寸包括固定周期。

根据一个或多个实施例，方法还包括：在光学滤波器的第一面上形成抗反射层堆叠，抗反射层堆叠被配置为相对于光学滤波器的第一面的法线校正在光学滤波器的第一面一侧上的入射光线的初始入射角，使得入射光线在周期性光栅上的入射角比初始入射角更接近法线。

根据一个或多个实施例，其中干涉波长是由用于使用光来检测和估计距离的汽车应用的标准定义的红外波长。

根据一个或多个实施例，其中第一材料、第二材料以及第三材料是介电材料或半导体材料。

根据一个或多个实施例，其中第一材料为氮化硅，第二材料为氮化硅，并且第三材料为氧化硅。

根据一个或多个实施例，其中第一材料为氮化硅，第二材料为氧化硅，并且第三材料为非晶硅或多晶硅。

根据一个方面，一种光学滤波器包括：载体层，包括第一材料；柱的周期性光栅，以由特征尺寸配置的周期性图案被设置在载体层上，柱包括第二材料；以及层，包含第三材料，所述第三材料包围柱的周期性光栅并且覆盖所述载体层，所述第三材料具有的折射率不同于所述第二材料的折射率，其中柱的周期性光栅的特征尺寸小于干涉波长，并且特征尺寸被配置为使得柱的周期性光栅在选择性地反射在干涉波长处的光。

换句话说，周期性光栅的特征尺寸被配置为选择性地在处于干涉波长的光线上产生在周期性光栅一侧上的相长光干涉、以及在周期性光栅另一侧上的相消光干涉。

柱的周期性光栅被配置为利用量子谐振效应，该效应产生以特定干涉长度的光的反射。

此外，量子谐振效应对干涉波长具有选择性，因此周期性光栅不会反射除干涉波长以外的任何波长，从而允许在需要使用接近滤波干涉波长的波长的应用中使用光学滤波器。

根据一个实施例，第一材料、第二材料和第三材料被选择，使得所述光学滤波器对具有波长在包括干涉波长的波长范围内的、除了在所述干涉波长处的光透明。

因此，由于光学滤波器在除干涉波长外的波长范围内是透明的，因此即使对于接近干涉波长的波长(例如相对于干涉波长正负十五纳米)，透射光信号也不会或仅轻微改变。

根据一个实施例，每个柱具有圆柱形形状，其具有直径和高度，特征尺寸包括所述直径和所述高度。

因此，每个圆柱形柱是轴对称的，允许入射光线相对于每个圆柱的对称轴进行各向同性反射。

因此，就光的可能偏振而言，反射有利地是中性的。

此外，柱的直径和高度的选择(以及光栅节距的选择)允许配置周期性光栅上的反射率和干涉波长。

根据一个实施例，柱的周期性光栅以周期性布置被设置在载体层上，周期性布置包括以固定周期重复的柱单元格，特征尺寸包括所述固定周期。

柱光栅在格子中的布置(例如，具有矩形、方形或六边形单元格的周期性光栅(这些示例为非限制性的))允许简单并且多功能的设计，以用柱均匀地覆盖载体层。

因此，单元格的周期性布置允许处于干涉波长的光在周期性光栅上被均匀地反射。

此外，格子的选择和单元格的固定重复周期(也称为光栅节距)允许配置由周期性光栅反射的干涉波长。

根据一个实施例，所述光学滤波器还包括第一面，所述第一面由抗反射层堆叠覆盖，并且所述抗反射层堆叠被配置为相对于光学滤波器第一面的法线校正在所述光学滤波器的第一面侧的入射光线的初始入射角，使得在周期性光栅上的入射光线的入射角比初始入射角更接近所述法线。

换言之，抗反射层堆叠对初始入射光线进行整流，从而使周期性光栅上的入射光线的角度更接近法线。

通过这种方式，抗反射层堆叠使得能够增加最大反射增益，并且增加相对于法线的非零角度入射光线的反射选择性。

根据一个实施例，干涉波长是由用于使用光(例如，LIDAR)检测和估计距离的汽车应用的标准定义的红外波长。

因此，周期性光栅特别被配置为允许反射来自“LIDAR”类型应用的辐射，以便保护光学元件免受此类辐射。

根据一个实施例，第一材料、第二材料和第三材料是介电材料或半导体材料。

更具体地说，电磁现象可以影响反射的谐振效应，特别是通过改变干涉波长反射的选择性。

因此，介电材料或半导体材料有利地不产生电磁天线效应。

根据一个实施例，第一材料为氮化硅，第二材料为氮化硅并且第三材料为氧化硅。

更具体地说，上述材料是集成电路制造中常用的材料；因此，在微电子领域的工业方法的总体背景下，其使用是受控的且廉价的。

根据一个实施例，第一材料为氮化硅，第二材料为氧化硅，第三材料为非晶硅或多晶硅。

更具体地说，上述材料是集成电路制造中常用的材料；因此，在微电子领域的工业方法的总体背景下，其使用是受控的且廉价的。

此外，与氮化硅的折射率相比，非晶硅还具有高折射率，这使得可以增加第二材料(根据本实施例的氧化硅)与第三材料(本示例中的非晶硅)之间的折射率对比度，以改善，或者至少配置在干涉波长处反射的选择性。

根据另一方面，电子设备包括根据上文定义的实施例中的至少一个的光学滤波器、光敏电子芯片和外壳，光学滤波器被集成到外壳中并且朝向电子芯片定位，以便过滤由芯片接收的光。

根据另一方面，车辆包括上文定义的电子设备。

根据另一方面，一种光学滤波器制造方法包括：形成包括第一材料的载体层；在载体层上形成第二材料层；在第二材料层中蚀刻具有由特征尺寸配置的周期性图案的柱的周期性光栅；以及在载体层上形成第三材料层，包围所述柱；其中周期性光栅的特征尺寸小于干涉波长，并且周期性光栅的特征尺寸被配置为在柱的周期性光栅上选择性地反射干涉波长处的光。

根据一种实施方式，选择第一材料、第二材料和第三材料，以使得光学滤波器对干涉波长之外的、波长在包括干涉波长的波长范围内的光透明。

根据一种实施方式，周期性光栅的柱被蚀刻以获得具有直径和高度的圆柱形，特征尺寸包括所述直径和所述高度。

根据一种实施方式，对柱的周期性光栅进行蚀刻，以便以柱的周期性布置来设置，柱周期性布置包括以固定周期重复的柱单元格，特征尺寸包括所述固定周期。

根据一种实施方式，该方法还包括在第一面上形成抗反射层堆叠，该第一面被配置为相对于光学滤波器第一面法线校正在光学滤波器第一面侧上的入射光线的初始入射角，这样，在周期性光栅上的入射光线的入射角比初始入射角更接近法线。

根据一种实施方式，干涉波长是由用于使用光(例如，LIDAR)检测和估计距离的汽车应用的标准定义的红外波长。

根据一种实施方式，第一材料、第二材料和第三材料是介电材料或半导体材料。

根据一种实施方式，第一材料为氮化硅，第二材料为氮化硅，第三材料为氧化硅。

根据一种实施方式，第一材料为氮化硅，第二材料为氧化硅，第三材料为非晶硅或多晶硅。

Claims (11)

1.一种光学滤波器，其特征在于，包括：

载体层，包括第一材料；

柱的周期性光栅，以由特征尺寸配置的周期性图案设置在所述载体层上，所述柱的周期性光栅包括第二材料；以及

层，包括第三材料，所述层包围所述柱的周期性光栅并且覆盖所述载体层，所述第三材料具有的折射率不同于所述第二材料的折射率；

其中，所述柱的周期性光栅的特征尺寸小于干涉波长，并且所述柱的周期性光栅的特征尺寸被配置为使得所述柱的周期性光栅选择性地反射在所述干涉波长处的光。

2.根据权利要求1所述的光学滤波器，其特征在于，所述第一材料、所述第二材料和所述第三材料被选择为使得所述光学滤波器对具有被包括在包括所述干涉波长的波长范围中的波长的、除了在所述干涉波长处的光透明。

3.根据权利要求1所述的光学滤波器，其特征在于，所述柱的周期性光栅的每个柱具有圆柱形形状，所述圆柱形形状具有直径和高度，并且其中所述特征尺寸包括所述直径和所述高度。

4.根据权利要求1所述的光学滤波器，其特征在于，所述柱的周期性光栅以周期性布置设置在所述载体层上，所述周期性布置包括以固定周期重复的柱单元格，并且其中所述特征尺寸包括所述固定周期。

5.根据权利要求1所述的光学滤波器，其特征在于，还包括：第一面，所述第一面由抗反射层堆叠覆盖，其中所述抗反射层堆叠被配置为相对于所述光学滤波器的所述第一面的法线校正在所述光学滤波器的所述第一面一侧上的入射光线的初始入射角，使得所述入射光线在所述周期性光栅上的入射角比所述初始入射角更接近所述法线。

6.根据权利要求1所述的光学滤波器，其特征在于，所述干涉波长是由用于使用光来检测和估计距离的汽车应用的标准定义的红外波长。

7.根据权利要求1所述的光学滤波器，其特征在于，所述第一材料、所述第二材料以及所述第三材料是介电材料或半导体材料。

8.根据权利要求1所述的光学滤波器，其特征在于，所述第一材料为氮化硅，所述第二材料为氮化硅，并且所述第三材料为氧化硅。

9.根据权利要求1所述的光学滤波器，其特征在于，所述第一材料为氮化硅，所述第二材料为氧化硅，并且所述第三材料为非晶硅或多晶硅中的一种。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

根据权利要求1所述的光学滤波器；

光敏电子芯片；以及

外壳；

其中，所述光学滤波器被集成到所述外壳中，并且朝向所述光敏电子芯片定位，以过滤由所述光敏电子芯片接收的光。

11.一种车辆，其特征在于，包括：根据权利要求10所述的电子设备。

Images