DE102015118394B4

DE102015118394B4 - Spektrometer, verfahren zur herstellung eines spektrometers und verfahren zum betreiben eines spektrometers

Info

Publication number: DE102015118394B4
Application number: DE102015118394.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Obermüller
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: CN105571717B; DE102015118394A1; US20160123808A1; CN105571717A; US10247604B2

Abstract

Spektrometer (100), aufweisend:eine erste Spiegeleinheit (102), die für elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs semitransparent ist, wobei die erste Spiegeleinheit (102) eine Membran aufweist und wobei die erste Spiegeleinheit (102) zumindest ein erstes elastisches Element (304a) und zumindest ein zweites elastisches Element (304b) aufweist;eine zweite Spiegeleinheit (118), die einen ersten Bereich (104) und einen zweiten Bereich (106) aufweist, wobei der erste Bereich (104) und der zweite Bereich (106) der ersten Spiegeleinheit (102) zugewandt sind, wobei zumindest ein Teil des ersten Bereichs(104) und des zweiten Bereichs (106) von der ersten Spiegeleinheit (102) beabstandet sind, wobei der erste Bereich (104) teilweise für die elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs reflektierend ist, wobei der zweite Bereich (106) zumindest einen Teil eines Fotodetektors aufweist und wobei der Fotodetektor zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs konfiguriert ist;zumindest eine Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zum Einstellen eines Abstandes zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118), wobei die zumindest eine Antriebsschaltung aufweist:eine erste Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zur Grobeinstellung eines Abstands (108) zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118) mittels Einstellens einer zweiten Ablenkung (406) des zumindest einen zweiten elastischen Elements (304b);eine zweite Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zur Feineinstellung des Abstands (108) zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118) mittels Einstellens einer ersten Ablenkung (212) des zumindest einen ersten elastischen Elements (304a).

Description

Verschiedene Ausführungsformen betreffen allgemein ein Spektrometer, ein Verfahren zur Herstellung eines Spektrometers und ein Verfahren zum Betreiben eines Spektrometers.
Spektrometer mit einem Interferometer für elektromagnetische Strahlung können ein Spiegelsystem und einen Detektor benötigen. Herkömmliche Interferometer können eine Größe von etwa einigen Kubikzentimetern aufweisen. Somit können solche Spektrometer zu groß für eine Verwendung in größenbegrenzten Anwendungen, z.B. in Smartphones oder Kraftfahrzeuganwendungen, sein.
DE 10 2009 021 936 A1 beschreibt einen optischen Filter mit zwei Spiegeln, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei der Abstand mittels Piezoelementen eingestellt werden kann. US 2005 / 0 134 962 A1 beschreibt einen optischen Filter mit zwei Membranen, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind. US 6 763 718 B1 beschreibt ein Interferometer mit einem ersten Spiegel und einem zweiten Spiegel, wobei der erste Spiegel eine Membran aufweist, wobei der zweite Spiegel in einem Abstand zu dem ersten Spiegel angeordnet ist und wobei zweite Spiegel einen Fotodetektor aufweist. US 4 859 060 A beschreibt ein Interferometer mit einem ersten Spiegel und einem zweiten Spiegel, wobei das Interferometer einen Fotodetektor aufweist, wobei der erste Spiegel in einem Abstand zu dem zweiten Spiegel angeordnet ist und wobei der Abstand zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel mittels einer Stromquelle verändert werden kann.
In verschiedenen Ausführungsformen ist ein Spektrometer vorgesehen. Das Spektrometer weist auf: eine erste Spiegeleinheit, die für elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs semitransparent ist, wobei dir erste Spiegeleinheit eine Membran, zumindest ein erstes elastisches Element und zumindest ein zweites elastisches Element aufweist; und eine zweite Spiegeleinheit, die einen ersten Bereich (im Folgenden auch als erste Fläche bezeichnet) und einen zweiten Bereich (im Folgenden auch als zweite Fläche bezeichnet) aufweist, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich der ersten Spiegeleinheit zugewandt sind, enthalten, wobei zumindest ein Teil des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs von der ersten Spiegeleinheit beabstandet ist, wobei der erste Bereich zumindest teilweise für die elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs reflektierend ist, wobei der zweite Bereich zumindest einen Teil eines Fotodetektors enthält, und wobei der Fotodetektor zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs konfiguriert ist. Das Spektrometer weist ferner auf: zumindest eine Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zum Einstellen eines Abstandes zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit, wobei die zumindest eine Antriebsschaltung aufweist: eine erste Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zur Grobeinstellung eines Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit mittels Einstellens einer zweiten Ablenkung des zumindest einen zweiten elastischen Elements, und eine zweite Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zur Feineinstellung des Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit mittels Einstellens einer ersten Ablenkung des zumindest einen ersten elastischen Elements. Das Spektrometer kann mit verringerter Größe gestaltet sein, indem es einen Fotodetektor in der zweiten Spiegeleinheit enthält. Somit kann das Spektrometer für Anwendungen mit begrenztem verfügbarem Raum für ein Spektrometer verwendet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit so gebildet sein, dass zumindest ein Teil der ersten Spiegeleinheit in zumindest eine von einer Richtung zur zweiten Spiegeleinheit hin oder einer Richtung von der zweiten Spiegeleinheit weg ablenkbar ist. Somit kann der Abstand zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit einstellbar sein. Somit kann die bestimmbare Wellenlänge durch Einstellen der Interferenzbedingungen einstellbar sein, die durch den Abstand zwischen der ersten und zweiten Spiegeleinheit verursacht werden. Der ablenkbare Teil der ersten Spiegeleinheit kann so gebildet sein, dass ein Abstand zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit einstellbar sein kann.
In verschiedenen Ausführungsformen weist die erste Spiegeleinheit eine Membran auf. Somit kann die erste Spiegeleinheit frei von beweglichen Teilen neben der Membran gebildet werden. Somit kann die Zeit zum Erzeugen eines Spektrums verringert werden und das Spektrometer robuster gebildet werden. Die erste Spiegeleinheit kann aus einer Membran gebildet werden. Die Membran kann ein Diaphragma sein. Die Membran kann ähnlich einer herkömmlichen Silizium-Mikrofonmembran, z.B. beruhend auf ihrem Herstellungsverfahren, gebildet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit eine ebene Fläche enthalten, wobei die ebene Fläche mit Hilfe des zumindest einen ersten elastischen Elements und/oder des zumindest einen zweiten elastischen Elements ablenkbar montiert sein kann. Der ablenkbar Teil kann eine Basisfläche und zumindest ein Trägerelement, das an der Basisfläche befestigt ist, enthalten. Die ebene Fläche kann ein Teil des elastischen Elements sein, z.B. ein elastisches Element, das als Ausleger gebildet ist. Die ebene Fläche kann ein reflektierender Teil oder eine Fläche der ersten Spiegeleinheit sein. Die erste Spiegeleinheit kann offene Löcher enthalten, z.B. zwischen zwei benachbarten elastischen Elementen. Die offenen Löcher können einen transparenten Abschnitt oder eine Fläche der ersten Spiegeleinheit bilden. Eine erste Spiegeleinheit mit einer ebenen Fläche kann mit einem größeren Abschnitt gebildet werden, der parallel zur zweiten Spiegeleinheit sein kann. Die erforderliche Ablenkungsamplitude kann mit Hilfe der Eigenschaften der elastischen Elemente eingestellt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen umgibt die erste Fläche die zweite Fläche zumindest teilweise. Somit kann die erste Fläche zur Verringerung der Größe der zweiten Fläche verwendet werden, die der einfallenden elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt werden kann. Ferner kann die umgebende Fläche zum Bilden eines homogenen Interferenzmusters oder einer Intensitätsverteilung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung entlang der zweiten Fläche verwendet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Fläche einen Teil des Fotodetektors enthalten. Die erste Fläche kann eine Oberfläche oder eine Beschichtung des Fotodetektors sein. Somit kann die zweite Spiegeleinheit robust und leicht herzustellen sein.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit eine erste Oberfläche enthalten und die zweite Spiegeleinheit kann eine zweite Oberfläche enthalten, die der ersten Oberfläche zugewandt ist, wobei die erste und zweite zumindest im Wesentlichen parallel zueinander sind. Somit kann die Intensität des Signals im Spektrum des Detektors erhöht werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Spektrometer ferner eine Apertur zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit enthalten. Somit kann die Größe der zweiten Fläche, die der einfallenden elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt werden kann, verringert werden. Somit kann das Signal-Rauschen-Verhältnis erhöht werden.
In verschiedenen Ausführungsformen weist das Spektrometer zumindest eine Antriebsschaltung auf, die zum Ablenken des ablenkbaren Teils der ersten Spiegeleinheit konfiguriert sein kann. Somit können die Interferenzbedingung und bestimmbare Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung eingestellt werden. Ferner kann eine Fehlausrichtung der ersten Spiegeleinheit in Bezug auf die zweite Spiegeleinheit eingestellt werden. Die ablenkbare kann in Bezug auf die erste Fläche und zweite Fläche abgelenkt werden, um den Raum zwischen der ersten Spiegeleinheit und zweiten Spiegeleinheit einzustellen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit eine erste Elektrode enthalten, die an die zumindest eine Antriebsschaltung gekoppelt ist, und die zweite Spiegeleinheit kann eine zweite Elektrode enthalten, die zumindest teilweise der ersten Elektrode zugewandt und an die zumindest eine Antriebsschaltung gekoppelt ist.
In verschiedenen Ausführungsformen weist die zumindest eine Antriebsschaltung eine erste Antriebsschaltung und eine zweite Antriebsschaltung auf, wobei die erste Antriebsschaltung zur Grobeinstellung eines Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit konfiguriert ist und die zweite Antriebsschaltung zur Feineinstellung des Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit konfiguriert ist. Somit kann die Ausrichtung der ersten Spiegeleinheit in Bezug auf die zweite Spiegeleinheit vereinfacht werden oder kann unter Verwendung unterschiedlicher Ausrichtungsgeschwindigkeiten weniger zeitaufwändig sein. Ferner kann eine größere Vielzahl an Wellenlängen präzise durch Verwendung unterschiedlicher Antriebsschaltungen für eine Grob- und Feineinstellung einstellbar sein.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit eine erste Elektrode, die an die erste Antriebsschaltung gekoppelt ist, und eine zweite Elektrode, die an die zweite Antriebsschaltung gekoppelt ist, enthalten und wobei die zweite Spiegeleinheit zumindest eine Elektrode enthalten kann, die an zumindest eine der ersten Antriebsschaltung oder der zweiten Antriebsschaltung gekoppelt ist und zumindest teilweise zumindest einer der ersten Elektrode oder zweiten Elektrode der ersten Spiegeleinheit zugewandt ist.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Spiegeleinheit eine dritte Elektrode enthalten, die an die erste Antriebsschaltung gekoppelt und zumindest teilweise der ersten Elektrode der ersten Spiegeleinheit zugewandt ist, und eine vierte Elektrode, die an die zweite Antriebsschaltung gekoppelt und zumindest teilweise der zweiten Elektrode der ersten Spiegeleinheit zugewandt ist.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit zumindest eine Elektrode enthalten, die an zumindest eine der ersten Antriebsschaltung oder der zweiten Antriebsschaltung gekoppelt ist, und wobei die zweite Spiegeleinheit eine erste Elektrode, die an die erste Antriebsschaltung gekoppelt ist, und eine zweite Elektrode, die an die zweite Antriebsschaltung gekoppelt ist, enthalten kann, wobei die erste und zweite Elektrode zumindest teilweise der zumindest einen Elektrode der ersten Spiegeleinheit zugewandt sind.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Spektrometer ferner eine Abstandsbestimmungsschaltung zum Bestimmen eines Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit enthalten. Die Abstandsbestimmungsschaltung kann zumindest teilweise zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit gebildet sein. Somit kann ein kompaktes Spektrometer mit präzise einstellbaren Interferenzbedingungen gebildet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit eine erste Kondensatorelektrode enthalten, die an die Abstandsbestimmungsschaltung gekoppelt ist, und die zweite Spiegeleinheit kann eine zweite Kondensatorelektrode enthalten, die zumindest teilweise der ersten Kondensatorelektrode zugewandt und an die Abstandsbestimmungsschaltung gekoppelt ist.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Spektrometer zumindest eine Antriebsschaltung und eine Abstandsbestimmungsschaltung enthalten,
wobei die erste Spiegeleinheit eine erste Kondensatorelektrode enthalten kann und die zweite Spiegeleinheit eine zweite Kondensatorelektrode enthalten kann, wobei die erste und zweite Kondensatorelektrode an die Abstandsbestimmungsschaltung gekoppelt sind, und wobei die erste Spiegeleinheit eine erste Treiberelektrode enthalten kann und die zweite Spiegeleinheit eine zweite Treiberelektrode enthalten kann, wobei die erste und zweite Treiberelektrode an die zumindest eine Antriebsschaltung gekoppelt sind. Eine Kondensatorelektrode kann eine Elektrode eines Kondensators und eine Treiberelektrode einer Elektrode einer Antriebsschaltung sein. Mit anderen Worten, das Spektrometer kann zumindest eine Antriebsschaltung und eine Abstandsbestimmungsschaltung enthalten, wobei die Abstandsbestimmungsschaltung an zumindest eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode gekoppelt sein kann und wobei die zumindest eine Antriebsschaltung an zumindest eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode gekoppelt sein kann, wobei die erste Spiegeleinheit die ersten Elektroden der Abstandsbestimmungsschaltung und der Antriebsschaltung enthalten kann und die zweite Spiegeleinheit die zweiten Elektroden der Abstandsbestimmungsschaltung und der Antriebsschaltung enthalten kann. Der von der Abstandsbestimmungsschaltung bestimmte Abstand kann zum Einstellen des Abstands unter Verwendung der Antriebsschaltung in einem kompakten Spektrometerdesign verwendet werden. Die Eingliederung der Elektroden, die an die Antriebsschaltung und die Abstandsbestimmungsschaltung gekoppelt sind, zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit kann eine präzise Bestimmung und Einstellung des Abstands ermöglichen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Spiegeleinheit einen Hohlraum und eine dritte Fläche zur Montage der ersten Spiegeleinheit enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Spiegeleinheit als Hohlraum gebildet sein. Ferner kann die dritte Fläche ein Teil der ersten Spiegeleinheit sein, z.B. durch monolithisches Bilden der ersten und zweiten Spiegeleinheit aus demselben Bulkmaterial. In verschiedenen Ausführungsformen sind die erste Spiegeleinheit und die zweite Spiegeleinheit aus einem Stück gebildet, sind z.B. monolithisch integriert. In verschiedenen Ausführungsformen sind die erste Spiegeleinheit und die zweite Spiegeleinheit aus einzelnen Stücken gebildet, z.B. verschiedenen Wafern. Die erste Spiegeleinheit kann mit der zweiten Spiegeleinheit mit Hilfe eines Abstandhalters oder einer Halterung verbunden sein. Der Abstandhalter oder die Halterung kann zwischen der ersten Spiegeleinheit und zweiten Spiegeleinheit gebildet werden und kann einen physischen Kontakt mit beiden enthalten. Alternativ können die erste Spiegeleinheit und die zweite Spiegeleinheit voneinander getrennt sein, ohne physischen Kontakt mit einem Abstandhalter oder einer Halterung.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Vorrichtung ferner eine Strahlungsquelle enthalten, die zum Ausstrahlen zumindest eines Teils der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs konfiguriert sein kann. Die Quelle der elektromagnetischen Strahlung kann zur Erhöhung der Intensität der einfallenden elektromagnetischen Strahlung am Fotodetektor verwendet werden. Die Quelle kann die Intensität der elektromagnetischen Strahlung erhöhen, die von einer vorrichtungsexternen Oberfläche reflektiert werden kann, wobei die reflektierte elektromagnetische Strahlung zumindest einen Teil der einfallenden elektromagnetischen Strahlung bildet.
In verschiedenen Aspekten ist ein Verfahren zur Herstellung eines Spektrometers vorgesehen. Das Verfahren weist auf: Bilden einer ersten Spiegeleinheit, die eine Membran aufweist, die für elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs semitransparent ist, wobei die erste Spiegeleinheit zumindest ein erstes elastisches Element und zumindest ein zweites elastisches Element aufweist; und ein Bilden einer zweiten Spiegeleinheit, die einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich enthält, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich der ersten Spiegeleinheit zugewandt sind, wobei zumindest ein Teil des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs von der ersten Spiegeleinheit beabstandet sind, wobei der erste Bereich für die elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs zumindest teilweise reflektierend ist, wobei der zweite Bereich zumindest einen Teil eines Fotodetektors aufweist und wobei der Fotodetektor zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs konfiguriert ist. Das Verfahren weist ferner auf: Bilden zumindest einer Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zum Einstellen eines Abstandes zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit, wobei die zumindest eine Antriebsschaltung aufweist:eine erste Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zur Grobeinstellung eines Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit mittels Einstellens einer zweiten Ablenkung des zumindest einen zweiten elastischen Elements, und eine zweite Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zur Feineinstellung des Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit mittels Einstellens einer ersten Ablenkung des zumindest einen ersten elastischen Elements.
In verschiedenen Aspekten ist ein Verfahren zum Betreiben eines Spektrometers vorgesehen. Das Spektrometer kann aufweisen: eine erste Spiegeleinheit, die eine Membran, die für elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge semitransparent ist, und zumindest ein erstes elastisches Element und zumindet ein zweites elastisches Element aufweist, und eine zweite Spiegeleinheit die einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich der ersten Spiegeleinheit zugewandt sind, wobei zumindest ein Teil des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs von der ersten Spiegeleinheit beabstandet sind, wobei der erste Bereich zumindest teilweise für die elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge reflektierend ist und wobei der zweite Bereich zumindest einen Teil eines Fotodetektors aufweist, wobei der Fotodetektor zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge ist und wobei die erste Spiegeleinheit so gebildet sein, dass zumindest ein Teil der ersten Spiegeleinheit in zumindest eine einer Richtung zur zweiten Spiegeleinheit hin oder einer Richtung von der zweiten Spiegeleinheit weg ablenkbar sein kann; sowie eine Abstandsbestimmungsschaltung zum Bestimmen eines Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit; und eine Antriebsschaltung, die zum Ablenken des ablenkbaren Teils der ersten Spiegeleinheit konfiguriert ist. Das Verfahren kann enthalten: Bestimmen einer zu analysierenden Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs; Bestimmen eines gewünschten Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit anhand der bestimmten zu analysierenden Wellenlänge; Bestimmen eines aktuellen Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit unter Verwendung der Abstandsbestimmungsschaltung; Einstellen des Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit anhand des bestimmten gewünschten Abstands unter Verwendung Antriebsschaltung, wobei das Einstellen des Abstands eine Grobeinstellung des Abstands mittels Einstellens einer zweiten Ablenkung des zumindest einen zweiten elastischen Elements und eine anschließende Feineinstellung des Abstands mittels Einstellens einer ersten Ablenkung des zumindest einen ersten elastischen Elements aufweist; und Auslesen eines Signals des Fotodetektors.
In verschiedenen Aspekten ist ein Verfahren zum Betreiben eines Spektrometers vorgesehen. Das Spektrometer weist auf: eine erste Spiegeleinheit, die eine Membran, die für elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs semitransparent ist, und zumindest ein erstes elastisches Element und zumindest ein zweites elastisches Element aufweist, und eine zweite Spiegeleinheit, die einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich enthält, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich der ersten Spiegeleinheit zugewandt sind, wobei zumindest ein Teil des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs von der ersten Spiegeleinheit beabstandet sind, wobei der erste Bereich für die elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs zumindest teilweise reflektierend ist, wobei der zweite Bereich zumindest einen Teil eines Fotodetektors aufweist, wobei der Fotodetektor zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs konfiguriert ist. Das Verfahren weist auf: Bestimmen einer zu analysierenden Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs; Bestimmen eines gewünschten Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit anhand der bestimmten zu analysierenden Wellenlänge; Bestimmen eines aktuellen Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit; Einstellen des Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit anhand des bestimmten gewünschten Abstands, wobei das Einstellen des Abstands eine Grobeinstellung des Abstands mittels Einstellens einer zweiten Ablenkung des zumindest einen zweiten elastischen Elements und eine anschließende Feineinstellung des Abstands mittels Einstellens einer ersten Ablenkung des zumindest einen ersten elastischen Elements aufweist; und Auslesen eines Signals des Fotodetektors enthalten.
Die Grobeinstellung kann eine erste Antriebsschaltung verwenden und die Feineinstellung kann eine zweite Antriebsschaltung verwenden. Ferner verringert die Verwendung einer ersten Antriebsschaltung für die Grobeinstellung das Ausmaß, in dem das Spektrometer während des Betriebs schwingt. Somit kann die Abtastrate zum Erzeugen eines Spektrums des Fotodetektors erhöht werden. Ferner kann das Spektrometer mit robusteren optischen und mechanischen Eigenschaften gebildet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen des Verfahrens kann das Verfahren ferner enthalten: Bestimmen zumindest einer zusätzlichen zu analysierenden Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs; Einstellen des Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit anhand der bestimmten zumindest einen zusätzlichen Wellenlänge; und Auslesen eines Signals des Fotodetektors.
In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen allgemein in allen verschiedenen Ansichten auf dieselben Teile. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt im Maßstab und der Schwerpunkt liegt vielmehr auf einer Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung. In der folgenden Beschreibung sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:

1A und 1B Elemente eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
1C ein Spektrum zeigt, das von einem Spektrometer gemäß verschiedenen Ausführungsformen bestimmt wird;
2A und 2B Elemente eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
2C ein Spektrum zeigt, das von einem Spektrometer gemäß verschiedenen Ausführungsformen bestimmt wird;
3A bis 3C Elemente eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
4A und 4B Elemente eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
5 ein Spektrometer gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
6 Elemente des Spektrometers von 5 gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
7 eine erste Spiegeleinheit eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
8A und 8B zwei Beispiele einer ersten Spiegeleinheit eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
9A bis 9E verschiedene Beispiele einer ersten Spiegeleinheit eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
10 eine zweite Spiegeleinheit eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
11A bis 11D verschiedene Beispiele einer zweiten Spiegeleinheit eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
12 eine schematische Darstellung von Elektroden zeigt, die zur Distanzbestimmung und/oder zum Antreiben in einem Spektrometer gemäß verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden;
13 eine schematische Darstellung von Elektroden zeigt, die zur Distanzbestimmung und/oder zum Antreiben in einem Spektrometer gemäß verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden;
14 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt; und
15 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt.

Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen, die als Veranschaulichung spezielle Einzelheiten und Ausführungsformen zeigen, in welchen die Erfindung ausgeführt werden kann.
Das Wort „beispielhaft“ wird hier in der Bedeutung „als ein Beispiel, ein Fall oder ein Veranschaulichung dienend“ verwendet. Jede Ausführungsform oder Gestaltung, die hier als „beispielhaft“ beschrieben ist, ist nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Gestaltungen auszulegen.
Das Wort „über“, das in Bezug auf ein abgeschiedenes Material verwendet wird, das „über“ einer Seite oder Oberfläche gebildet ist, kann hier in der Bedeutung verwendet werden, dass das abgeschiedene Material „direkt auf“, z.B. in direktem Kontakt mit, der besagten Seite oder Oberfläche liegt. Das Wort „über“, das in Bezug auf ein abgeschiedenes Material verwendet wird, das „über“ einer Seite oder Oberfläche gebildet ist, kann hier in der Bedeutung verwendet werden, dass das abgeschiedene Material „indirekt auf“ der besagten Seite oder Oberfläche gebildet ist, mit einer oder mehreren zusätzlichen Schicht(en), die zwischen der besagten Seite oder Oberfläche und dem abgeschiedenen Material angeordnet ist bzw. sind.
In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Spektrometer vorgesehen sein, das auf einem Fabry-Perot Interferometer beruht oder diesem ähnlich ist. Das Spektrometer gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann im Vergleich zu einem herkömmlichen Spektrometer eine geringere Größe aufweisen, z.B. weniger als etwa einen Kubikzentimeter. Das Spektrometer kann für die Detektion einer elektromagnetischen Strahlung im sichtbaren und/oder Nahinfrarot-Wellenlängenbereich verwendet werden. Ferner kann das Spektrometer gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf einer Verwendung hoch integrierter Halbleiter-Herstellungsverfahren beruhen und somit kosteneffizient hergestellt werden. Ferner kann das Spektrometer gemäß verschiedenen Ausführungsformen hinsichtlich seiner optischen und/oder mechanischen Eigenschaften durch eine monolithische Integration einer ersten und zweiten Spiegeleinheit und einer ersten und zweiten Fläche der zweiten Spiegeleinheit sehr robust sein. Somit kann das Spektrometer für Anwendungen, z.B. durch Integrieren des Spektrometers in eine Vorrichtung, verwendet werden, für die ein herkömmliches Spektrometer technisch und kommerziell unangemessen wäre, z.B. in Kraftfahrzeuganwendungen oder Smartphones, z.B. in Anwendungen zur Gesundheitsanalyse, Arzneimittelanalyse, Nahrungsmittelanalyse, Gasanalyse, Farbanalyse, Astronomie. Die Verringerung in Größe und Kosten des Spektrometers kann dieses Verfahren einer Massenverwendung zugänglich machen. Zum Beispiel kann ein solches Mikrospektrometer in jede von Hand gehaltene Vorrichtung oder in ein Smartphone integriert werden. Weitere Anwendungen des Spektrometers können von der Mobiltelefon-App-Schreibergemeinschaft kreiert werden.
1A zeigt Elemente eines Spektrometers 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer 100 kann eine erste Spiegeleinheit 102 und eine zweite Spiegeleinheit 118 enthalten. Die zweite Spiegeleinheit 118 kann eine erste Fläche 104 und eine zweite Fläche 106 enthalten. Die erste Spiegeleinheit 102 kann z.B. mit einem Abstand 108, von der zweiten Spiegeleinheit 118 beabstandet sein. Der Raum zwischen der ersten Spiegel einheit 102 und der zweiten Spiegel einheit 118 mit dem Abstand 108 bildet einen Interferenzspalt für einfallende elektromagnetische Strahlung 118 zumindest einer gegebenen Wellenlänge oder eines gegebenen Wellenlängenbereichs, die durch die erste Spiegeleinheit 102 geht.
Eine elektromagnetische Strahlung 116 fällt auf die erste Spiegeleinheit 102. Die erste Spiegeleinheit 102 kann semitransparent sein. Das heißt, ein Teil 112 der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 116, z.B. zumindest einer Wellenlänge 120 oder eines Wellenlängenbereichs, kann reflektiert werden und ein anderer Teil 110 kann durch die erste Spiegeleinheit 102 gehen. Die hindurchgegangene elektromagnetische Strahlung 110 kann in Richtung zur zweiten Spiegeleinheit 118 gehen und fällt auf die erste Fläche 104 und zweite Fläche 106 der zweiten Spiegeleinheit 118. Die zweite Spiegeleinheit 118 kann in Bezug auf die Richtung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 116 gegenüber der ersten Spiegeleinheit 102 angeordnet sein. Die zweite Spiegeleinheit 118 kann zur ersten Spiegeleinheit 102 so angeordnet sein, dass elektromagnetische Strahlung von der ersten Spiegeleinheit 102 auf die zweite Spiegeleinheit 118 fällt. Mit anderen Worten, die erste Spiegeleinheit 102 kann zwischen der Quelle der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 116 und der zweiten Spiegeleinheit 118 im Strahlpfad der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 116 angeordnet sein.
Die erste Fläche 104 der zweiten Spiegeleinheit 118 kann zumindest teilweise für die einfallende elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge 120 oder eines Wellenlängenbereichs von der ersten Spiegeleinheit 102 reflektierend sein. Somit kann einfallende elektromagnetische Strahlung von der ersten Spiegeleinheit 102 zumindest teilweise durch die erste Fläche 104 der zweiten Spiegeleinheit 118 in die Richtung zur ersten Spiegeleinheit 102 reflektiert werden. Diese elektromagnetische Strahlung kann wieder zumindest teilweise von der ersten Spiegeleinheit 102 in die Richtung zur zweiten Spiegeleinheit 118 reflektiert werden.
Das Spektrometer 100 kann so gebildet sein, dass elektromagnetische Strahlung 110 von der Spektrometer-extemen Strahlungsquelle, die durch die erste Spiegeleinheit 102 durchgeht, elektromagnetische Strahlung 114 stören können, die von der zweiten Spiegeleinheit 118 in die Richtung zur ersten Spiegeleinheit 102 reflektiert werden kann und wieder von der ersten Spiegeleinheit 102 in die Richtung zur zweiten Spiegeleinheit 118 reflektiert wird.
Die zweite Spiegeleinheit 118 kann einen Fotodetektor enthalten, wobei die zweite Fläche 106 zumindest einen Teil des Fotodetektors enthalten kann. Die zweite Fläche 106 kann die elektromagnetische Strahlung detektieren, die von der ersten Spiegeleinheit 102 auf die zweite Spiegeleinheit 118 fällt. Mit anderen Worten, der Fotodetektor kann zum Detektieren zumindest eines Teils der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 110, 114 der zumindest einen gegebenen Wellenlänge oder des Wellenlängenbereichs konfiguriert sein.
1B zeigt eine perspektivische Ansicht von Elementen eines Spektrometers 140 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer 140 kann im Wesentlichen dem oben beschriebenen Spektrometer 100 ähnlich sein. Die perspektivische Ansicht zeigt eine erste Spiegeleinheit 102 und eine zweite Spiegeleinheit 118. Wie ferner in 1B dargestellt, kann in verschiedenen Ausführungsformen, die zweite Spiegeleinheit 118 so gebildet sein, dass die erste Fläche 104 die zweite Fläche 106 umgibt. Die erste Spiegeleinheit 102 kann für elektromagnetische Strahlung 110 zumindest einer Wellenlänge 120 oder eines Wellenlängenbereichs semitransparent sein.
Wie in 1A und 1B. dargestellt, kann in verschiedenen Aspekten ein Spektrometer 100, 140 vorgesehen sein, wobei das Spektrometer 100, 140 eine erste Spiegeleinheit 102 und eine zweite Spiegeleinheit 118 enthalten kann. Die erste Spiegeleinheit 102 kann für elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge 120 oder eines Wellenlängenbereichs semitransparent sein. Die zweite Spiegeleinheit 118 kann eine erste Fläche 104 und eine zweite Fläche 106 enthalten, die der ersten Spiegeleinheit 102 zugewandt sind. Zumindest ein Teil der ersten Fläche 104 und der zweiten Fläche 106 kann (etwa um einen Abstand 108) von der ersten Spiegeleinheit 102 beabstandet sein. Die erste Fläche 104 kann zumindest teilweise für die elektromagnetische Strahlung der zumindest einen Wellenlänge 120 oder des Wellenlängenbereichs reflektierend sein. Die zweite Fläche 106 kann zumindest einen Teil eines Fotodetektors enthalten, wobei der Fotodetektor zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung der zumindest einen Wellenlänge 120 oder des Wellenlängenbereichs konfiguriert sein kann. Ein Fotodetektor, der in eine Spiegeleinheit eines Spektrometers integriert ist, kann eine Gestaltung von Spektrometern mit verringerter Dicke ermöglichen. Solche Spektrometer können für Anwendungen verwendet werden, in welchen dünne Elemente erforderlich sein können, z.B. in Mobiltelefon- oder Kraftfahrzeuganwendungen.
Die erste Spiegeleinheit 102 kann im Wesentlichen parallel zur zweiten Spiegeleinheit 118 ausgerichtet sein, um Interferenzmessungen mit dem Fotodetektor in der zweiten Fläche 106 zu ermöglichen. Mit anderen Worten, in verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit 102 eine erste Oberfläche enthalten und die zweite Spiegeleinheit 118 kann eine zweite Oberfläche enthalten, wobei die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche einander zugewandt sind und zumindest im Wesentlichen parallel zueinander sind. Die zweite Spiegeleinheit 118 kann gegenüber der semitransparenten ersten Spiegeleinheit 102 angeordnet sein, so dass ein optischer Hohlraum gebildet werden kann, der die erste Spiegeleinheit 102 und zweite Spiegeleinheit 118 enthält.
1C zeigt ein Spektrum 150, das mit Hilfe eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen, z.B. des Spektrometers 100 oder 140, bestimmt wird. Das Spektrum kann von einem Fotodetektor des Spektrometers detektiert werden. Das Spektrum 150 zeigt ein Interferenzmuster mit Intensitätsmaxima, die in Intervallen von 132 beabstandet sind, wobei die Intensitätsmaxima eine gewisse Breite 130 haben. Mit anderen Worten, ein Teil der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 116 zumindest einer Wellenlänge 120 oder eines Wellenlängenbereichs kann vom Fotodetektor als ein Spektrum 150 mit einer Intensität 122 als Funktion einer Wellenlänge 124 detektiert werden (auch als Signal des Fotodetektors bezeichnet). Die Intensität 122 als Funktion einer Wellenlänge 124 des Interferenzmusters hängt vom Abstand 108 zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118, dem Reflexionsvermögen der ersten Spiegeleinheit 102, dem Reflexionsvermögen der ersten Fläche 104 der zweiten Spiegeleinheit 118 und der Wellenlänge 124 der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 110, 114 ab. Der Abstand 132 zwischen Intensitätsmaxima hängt vom Abstand 108 zwischen der ersten Spiegel einheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118, der Wellenlänge der interferierenden elektromagnetischen Strahlung und dem Einfallswinkel der elektromagnetischen Strahlung auf der ersten Spiegeleinheit ab.
Ferner zeigt 1C das Signal des Fotodetektors für einen gegebenen Abstand 108 für eine erste Feinheit 126 und eine zweite Feinheit 128. Die Feinheit kann etwa der Abstand 132 zwischen Intensitätsmaxima dividiert durch die Breite 130 der Intensitätsmaxima (volle Halbwertsbreite - FWHM) sein. Die Feinheit des Spektrums mit der zweiten Feinheit 126 kann größer sein als die Feinheit des Spektrums mit der ersten Feinheit 128.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Spektrometer, z.B. Spektrometer 100 oder 140, als Fabry-Perot Spektrometer gebildet sein oder dieses enthalten, wobei ein Fotodetektor in eine Spiegeleinheit integriert ist.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit 102 so gebildet sein, dass der Abstand 108 zwischen zumindest einem Teil der ersten Spiegeleinheit 102 (zum Beispiel einem ablenkbaren Teil, z.B. einer ebenen Fläche einer Membran) und der zweiten Spiegeleinheit 118 einstellbar sein kann (siehe z.B. 2B, 3C und 4B).
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit 102 als flexibler Spiegel in Bezug auf die elektromagnetische Strahlung der zumindest einen gegebenen Wellenlänge oder des Wellenlängenbereichs gebildet sein oder diesen enthalten (siehe z.B. 2A und 2B). Alternativ oder zusätzlich kann die erste Spiegeleinheit 102 aus einer ebenen Fläche wie einem Spiegel und zumindest einem elastisches Element, z.B. als eine Spiegelaufhängung, gebildet sein oder diese enthalten (siehe z.B. 3A bis 3C und 4A bis 4B).
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit 102 einen flexiblen Spiegel und einen semitransparenten Spiegel auf der Oberseite oder an einem Boden, des flexiblen Spiegels enthalten (siehe z.B. 8A und 8B).
Die zweite Spiegeleinheit 118 kann als statischer Spiegel in Bezug auf die elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs gebildet sein oder diesen enthalten (siehe auch 10).
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Spektrometer, z.B. Spektrometer 100 oder 140, ferner eine Quelle einer elektromagnetischen Strahlung (nicht dargestellt) enthalten. Die Strahlungsquelle kann neben zumindest einer der ersten Spiegeleinheit 102 oder zweiten Spiegeleinheit 118 angeordnet sein. Die Strahlungsquelle kann zum Ausstrahlen zumindest eines Teils der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge 120 oder eines Wellenlängenbereichs konfiguriert sein. Die Intensität 122 des Signals des Fotodetektors kann elektronisch verstärkt und/oder mit Hilfe der Strahlungsquelle erhöht werden, um die Intensität der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 110, 114 beim Fotodetektor zu erhöhen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Spektrometer, z.B. Spektrometer 100 oder 140, ferner ein optisches Filter enthalten. Das Filter kann ein Polarisierungsfilter zum Polarisieren zumindest eines Teils der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge 120 oder eines Wellenlängenbereichs sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Filter ein Absorptionsfilter zum Absorbieren zumindest eines Teils der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge 120 oder eines Wellenlängenbereichs sein. Das Absorptionsfilter kann als Bandpass-, Kurzpass-, Langpass- oder Kerbfilter gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Absorptionsfilter als Nadelloch, Apertur oder Kollimator verwendet werden, um z.B. höhere Ordnungen von Interferenzsignalen beim Fotodetektor zu vermeiden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit 102 das Filter enthalten.
2A zeigt ein mikroskopisches Bild einer Ausführungsform einer ersten Spiegeleinheit 102, die als Membran 202 in einer rahmenartigen Struktur 204 auf oder in einem Substrat oder einer Schicht 206 gebildet ist. Die Membran 202 kann an der rahmenartigen Struktur 204 auf oder in dem Substrat oder der Schicht 206 befestigt sein.
Die erste Spiegeleinheit 102, einschließlich der Membran 202, kann unter Verwendung eines allgemeinen Prozesses zur Bildung von Membranen gebildet werden, z.B. eines Prozesses, der zur Bildung einer anorganischen Membran, z.B. einer Silizium-Mikrofonmembran verwendet wird.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Membran 202 als eine im Handel erhältliche Silizium-Mikrofonmembran gebildet sein. Die Membran 202 kann mit einem Durchmesser im Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 5 mm, z.B. im Bereich von etwa 0,75 mm bis etwa 3 mm, z.B. im Bereich von etwa 1 mm bis etwa 2 mm, z.B. mit einem Durchmesser von etwa 1,1 mm gebildet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Membran 202 eine ebene Fläche enthalten, z.B. in der Mitte der Membran 202. Die ebene Fläche der Membran 202 kann in Bezug auf eine Biegung oder Verwerfung der abgelenkten Membran 202 innerhalb eines Ablenkungsbereichs annähernd eben sein.
2B zeigt Elemente eines Spektrometers 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer 200 kann im Wesentlichen dem oben beschriebenen Spektrometer 100 oder 140 ähnlich sein. 2B zeigt einen schematischen Querschnitt des Spektrometers 200 mit einer ersten Spiegeleinheit 102, die eine Membran 202 enthält, und einer zweiten Spiegeleinheit 118, die eine erste Fläche 104 und eine zweite Fläche 106 aufweist. Die erste Spiegeleinheit 102 kann von der zweiten Spiegeleinheit 118, z.B. mit einem Abstand 108, beabstandet sein.
Wie ferner in 2B dargestellt, kann in verschiedenen Ausführungsformen die Membran 202 so gebildet sein, dass zumindest ein Teil der Membran 202 in einem Ablenkungsbereich 212 ablenkbar sein kann. Mit anderen Worten, in verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit 102 so gebildet sein, dass zumindest ein Teil der ersten Spiegeleinheit 102 in die Richtung zur zweiten Spiegeleinheit 118 und/oder weg von der zweiten Spiegeleinheit 118 ablenkbar sein kann. Ein Teil der Membran 202 kann im Wesentlichen eben sein, z.B. in der Mitte der Membran für kleine Ablenkungen. Die Ablenkung kann ein Einstellen zumindest eines Teils des Abstands 108 zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 in einem Ablenkungsbereich 212 zwischen einem Minimalabstand 214 (zusätzlich dargestellt als Membran 210 in 2B) und einem Maximalabstand 216 (zusätzlich dargestellt als Membran 208 in 2B) ermöglichen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der ablenkbare Teil der ersten Spiegeleinheit 102 so gebildet sein, dass der Abstand 108 zwischen dem ablenkbaren Teil der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 einstellbar sein kann. Mit anderen Worten die Ablenkung kann, z.B. unter Verwendung einer elektrischen Anziehung oder Abstoßung, einstellbar sein. Die Einstellung der Ablenkung kann eine stufenartige oder getrennte Einstellung sein oder die Form mechanischer Schwingungen des ablenkbaren Teils der ersten Spiegeleinheit 102 aufweisen.
Der Ablenkungsbereich 212 kann im Bereich von einigen nm, z.B. etwa 1 nm, bis etwa einigen Hundert µm, z.B. etwa 750 µm; z.B. im Bereich von etwa 1 nm bis etwa 750 µm, z.B. im Bereich von etwa 2 nm bis etwa 650 µm, z.B. im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 500 nm einstellbar sein.
2C zeigt ein Spektrum 250, das von einem Spektrometer gemäß verschiedenen Ausführungsformen, zum Beispiel Spektrometer 100 oder 140, für zwei verschiedene Ablenkungen des ablenkbaren Teils der ersten Spiegeleinheit 102 bestimmt wird, nämlich eine erste Ablenkung (Kurve 218) entsprechend einem Minimalabstand, z.B. Abstand 214 in 2B, und einer zweiten Ablenkung (Kurve 220) entsprechend einem Maximalabstand, z.B. Abstand 216 in 2B, des ablenkbaren Teils. 2C zeigt, dass eine Intensitätsspitze im Spektrum 250, die vom Fotodetektor bestimmt wird, bei einer ersten Wellenlänge 222 für die erste Ablenkung (218) ist und bei einer zweiten Wellenlänge 224 für die zweite Ablenkung (220) ist, wobei die zweite Wellenlänge größer ist als die erste Wellenlänge.
Im Allgemeinen kann die Wellenlänge 124 der Intensitätsspitze im Spektrum 250 von der Wellenlänge der interferierenden elektromagnetischen Strahlung, dem Abstand 108 und der Größenordnung N der Interferenz abhängen. Der Minimalabstand, z.B. 214 in 2B, entsprechend Kurve 218 kann berechnet werden durch:
Lmin = λmin/N, wobei Lmin der Minimalabstand ist und λmin die Wellenlänge 222 der Intensitätsspitze in Kurve 218 ist, und der Maximalabstand, z.B. 216 in 2B, entsprechend Kurve 220 kann berechnet werden durch:
Lmax = λmax/N, wobei Lmax der Maximalabstand ist und λmax die Wellenlänge 224 der Intensitätsspitze in Kurve 220 ist.
Der Ablenkungsbereich 212 zwischen Lmax und Lmin kann zumindest einer Größenordnung einer Interferenz der elektromagnetischen Strahlung entsprechen, die zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 detektierbar ist.
3A zeigt Elemente eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform des oben beschriebenen Spektrometers 100 ähnlich sein. 3A zeigt ein mikroskopisches Bild einer Ausführungsform einer ersten Spiegeleinheit 102. Die erste Spiegeleinheit 102 kann zumindest ein elastisches Element 304 und eine ebene Fläche 302 enthalten. Mit anderen Worten, in verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit 102 eine im Wesentlichen ebene Fläche 302 und zumindest ein elastisches Element 304 enthalten, wobei die ebene Fläche 302 durch das zumindest eine elastische Element 304 montiert werden kann, z.B. wie in 3 dargestellt. Die ebene Fläche 302 kann in Bezug auf die elektromagnetische Strahlung reflektierend sein, die von der zweiten Spiegeleinheit 118 zur ersten Spiegeleinheit 102 reflektiert wird.
Die ebene Fläche 302 kann mit Hilfe des zumindest einen elastischen Elements 304 ablenkbar montiert werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die ebene Fläche 302 der ersten Spiegeleinheit 102 im Wesentlichen eine Ebene parallel zur zweiten Spiegeleinheit 118 sein. Die ebene Fläche 302 kann etwa eine Ebene parallel zu zumindest einer von der ersten Fläche 104 oder zweiten Fläche 106 der zweiten Spiegeleinheit 118 sein. In verschiedenen Ausführungsformen können die ebene Fläche 302 und das zumindest eine elastische Element 304 Teil einer Membran sein, z.B. einer Silizium-Mikrofonmembran, die elastisch durch schmale Trägerbalken montiert ist, wie z.B. in 3A dargestellt.
In verschiedenen Ausführungsformen der ersten Spiegeleinheit 102 kann das zumindest eine elastische Element 304 durch Bilden von Flächen aus einem anderen Material oder mit einer anderen Dicke als in der ebenen Fläche 302 gebildet werden. Alternativ oder zusätzlich kann das zumindest eine elastische Element durch offene Löcher in einer im Wesentlichen ebenen Schicht oder Beschichtung gebildet werden. Alternativ oder zusätzlich kann das zumindest eine elastische Element 304 als ein Lager oder ein Scharnier gebildet sein oder dieses enthalten. Das zumindest eine elastische Element 304 kann eine Struktur mit einer Form enthalten, die zumindest einer von einer Blattfeder, einer Auslegefeder, einer Drehfeder, z.B. einer Spiralfeder, einer Unruhfeder; einer Tellerfeder (manchmal auch als Spannscheibe oder Hohlfederscheibe bezeichnet), oder einer Zugfeder entspricht (siehe auch 9A bis 9E). Das zumindest eine elastische Element 304 kann aus demselben Material wie die ebene Fläche 302 mit einer anderen Dicke; oder aus einem anderen Material gebildet sein. Mit anderen Worten, das zumindest eine elastische Element 304 kann aus einem elastischen Material, z.B. ähnlich einer Auslege- oder Blattfeder gebildet sein oder dieses enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann ein elastisches Element wie das elastische Element 304 ein Scharnier oder ein Lager enthalten (siehe auch 7).
3B zeigt Elemente eines Spektrometers 300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer 300 kann im Wesentlichen einer Ausführungsform des oben beschriebenen Spektrometers 100 ähnlich sein. 3B zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Spektrometers 300 mit einer ersten Spiegeleinheit 102, die im Wesentlichen der ersten Spiegeleinheit 102 ähnlich sein kann, die in 3A dargestellt ist. Mit anderen Worten, in verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit 102 so gebildet sein, dass zumindest ein Teil der ersten Spiegeleinheit 102, z.B. die ebene Fläche 302, in zumindest eine von einer Richtung zur zweiten Spiegeleinheit 118 oder weg von der zweiten Spiegeleinheit 118 ablenkbar sein kann, wie z.B. in 3B dargestellt.
3C zeigt einen schematischen Querschnitt des Spektrometers 300. Wie in 3C dargestellt, kann die ebene Fläche 302 in einem Ablenkungsbereich 212 zwischen einem Minimalabstand 214 und einem Maximalabstand 216 ablenkbar sein, im Wesentlichen ähnlich wie in 2B dargestellt.
4A zeigt Elemente eines Spektrometers 400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer 400 kann im Wesentlichen einer Ausführungsform des oben beschriebenen Spektrometers 100 ähnlich sein. Wie ferner in 4A dargestellt, kann das Spektrometer 400 zumindest zwei elastische Elemente 304a, 304b enthalten, z.B. zumindest ein erstes elastisches Element 304a und zumindest ein zweites elastisches Element 304b. Das erste elastische Element 304a kann mit dem zweiten elastischen Element 304b durch eine Verbindungsstruktur 402 gekoppelt sein. Mit anderen Worten, das zumindest eine erste elastische Element 304a kann durch eine Verbindungsstruktur 402 oder eine Antriebsschaltung mit dem zumindest einen zweiten elastischen Element 304b gekoppelt sein.
Die Verbindungsstruktur 402 kann z.B. als ein Scharnier, Lager oder ein Gelenk gebildet sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann das zweite elastische Element 304b im Wesentlichen ähnlich dem ersten elastischen Element 304a gebildet sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Spektrometer 400 zumindest zwei verschiedene elastische Elemente enthalten. In einer Ausführungsform kann das Spektrometer zumindest ein erstes elastisches Element 304a und das zumindest eine zweite elastische Element 304b enthalten, wie z.B. in 4A, 4B dargestellt. Das zumindest eine erste elastische Element 304a kann : zum Einstellen einer ersten Ablenkung, z.B. in einem Ablenkungsbereich 212 von etwa 1 nm bis etwa 100 nm verwendet werden. Das zumindest eine zweite elastische Element 304b kann zum Einstellen einer zweiten Ablenkung, z.B. in einem Ablenkungsbereich 406 von etwa 100 nm bis etwa einigen Mikrometern oder Zentimetern verwendet werden. Mit anderen Worten, das zumindest eine erste elastische Element 304a kann für eine Feineinstellung verwendet werden und das zumindest eine zweite elastische Element 304b kann für eine Grobeinstellung des Abstands 108 zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 verwendet werden.
Die zumindest zwei elastischen Elemente 304a, 304b können zum Einstellen verschiedener Ablenkungen und/oder Neigungen verwendet werden. Somit können die Ausrichtung und die Anzahl von Größenordnungen, die vom Fotodetektor detektierbar sind, einstellbar sein.
Die elastischen Elemente 304a, 304b können für statische Ablenkungen oder Ablenkungen, die mechanische Schwingungen enthalten, verwendet werden, z.B. das erste elastische Element für die Feineinstellung kann für Ablenkungen mit mechanischen Schwingungen verwendet werden und das zweite elastische Element für die Grobeinstellung kann für statische oder stufenartige Ablenkungen, z.B. einen statischen Versatz, verwendet werden.
4B zeigt einen schematischen Querschnitt des Spektrometers 400. Wie in 4B dargestellt, kann die ebene Fläche 302 mit Hilfe des ersten elastischen Elements 304a in einem ersten Ablenkungsbereich 212, z.B. zwischen einem Minimalabstand 214 und einem Maximalabstand 216 für eine gegebene Ablenkung des zweiten elastischen Element 304b ablenkbar sein, im Wesentlichen ähnlich wie in 2B oder 3C dargestellt. Wie ferner in 4B dargestellt, kann die ebene Fläche 302 mit Hilfe des zweiten elastischen Elements 304b in einem zweiten Ablenkungsbereich 406 ablenkbar sein.
In verschiedenen Ausführungsformen können das zumindest eine erste elastische Element 304a und das zumindest eine zweite elastische Element 304b periodisch oder aperiodisch abgelenkt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das zweite elastische Element 304b aperiodisch oder mit einer geringeren Frequenz als das erste elastische Element 304a abgelenkt werden.
Ein Spektrometer gemäß verschiedenen Ausführungsformen, z.B. Spektrometer 100, kann zumindest eine Antriebsschaltung enthalten, die zum Ablenken zumindest eines Teils der ersten Spiegeleinheit 102 relativ zur ersten Fläche 104 und zweiten Fläche 106 der zweiten Spiegeleinheit 118 konfiguriert ist. Die Antriebsschaltung kann zum Einstellen des Abstands 108 zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118, z.B. mit Hilfe einer elektrischen Anziehung oder Abstoßung konfiguriert sein.
Die Antriebsschaltung kann elektrisch an zumindest eine Elektrode der ersten und zweiten Spiegeleinheit gekoppelt sein, wie ausführlicher in 12 und 13 beschrieben.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Antriebsschaltung zum Ablenken eines Teils der ersten Spiegeleinheit 102 im Bereich von etwa der Wellenlänge oder dem Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung, die bzw. der vom Fotodetektor detektierbar ist, oder weniger konfiguriert sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die Antriebsschaltung zum Verschieben oder Ablenken eines Teils der ersten Spiegeleinheit 102 relativ zur zweiten Spiegeleinheit 118 konfiguriert sein, mit einer Verschiebung im Bereich von etwa einigen Hundert Nanometern oder Mikrometern bis etwa einigen Zentimetern.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Spektrometer, z.B. Spektrometer 400, zumindest eine erste Antriebsschaltung und eine zweite Antriebsschaltung enthalten, wobei die erste Antriebsschaltung zur Grobeinstellung des Abstands 108 zwischen der ebenen Fläche 302 der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 konfiguriert sein kann und die zweite Antriebsschaltung zur Feineinstellung des Abstands 108 zwischen der ebenen Fläche 302 der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 konfiguriert sein kann. Zum Beispiel kann die erste Antriebsschaltung zum Einstellen eines Abstands zwischen der Verbindungsstruktur 402 und der zweiten Spiegeleinheit 118 konfiguriert sein (zum Beispiel in dem Ablenkungsbereich 406, der in 4B dargestellt ist) und die zweite Antriebsschaltung kann zum Einstellen einer Ablenkung der ebenen Fläche 302 der ersten Spiegeleinheit 102 relativ zur Verbindungsstruktur 402 konfiguriert sein (zum Beispiel, in dem Ablenkungsbereich 212, der in 4B dargestellt ist). In verschiedenen Ausführungsformen können die Grobeinstellung, die von der ersten Antriebsschaltung erreicht wird, und die Feineinstellung, die von der zweiten Antriebsschaltung erreicht wird, so konfiguriert sein, dass ein Abstand zwischen der ebenen Fläche 302 und der zweiten Spiegeleinheit 118 kontinuierlich von einem Minimalabstand (z.B. Abstand 214, der in 4B dargestellt ist) bis zu einem Maximalabstand (in 4B nicht dargestellt) variiert werden kann, oder die Grobeinstellung und Feineinstellung können so konfiguriert sein, dass der Abstand zwischen der ebenen Fläche 302 und der zweiten Spiegeleinheit 118 in getrennten Schritten vom Minimalabstand (z.B. Abstand 214) zum Maximalabstand variiert werden kann.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Antriebsschaltung zum Einstellen einer Neigung zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 konfiguriert sein.
5 zeigt ein Spektrometer 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform des oben beschriebenen Spektrometers 300 ähnlich sein. Zum Beispiel kann eine erste Spiegeleinheit 102 des Spektrometers 500 im Wesentlichen der ersten Spiegeleinheit ählich sein, die in 3B oder 3C dargestellt ist. Das Spektrometer 500 kann ein Substrat 502, eine erste Schicht 504, die über dem Substrat 502 angeordnet ist, und eine zweite Schicht 506, die über der ersten Schicht 504 angeordnet ist, enthalten. Die zweite Schicht 506 kann ein oberes Bulkmaterial, die erste Schicht 504 ein Abstandhalter-Bulkmaterial und das Substrat 502 ein unteres Bulkmaterial enthalten. Die zweite Schicht 506 kann die erste Spiegeleinheit 102 enthalten und die erste Schicht 504 kann die zweite Spiegeleinheit 118 enthalten. Zumindest eines von den Bulkmaterialien kann Silizium oder ein anderes übliches Halbleitermaterial oder Metall enthalten. Das Spektrometer 500 kann monolithisch gebildet sein. Mit anderen Worten, die erste Spiegeleinheit 102 und die zweite Spiegeleinheit 118 können monolithisch integriert gebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht 506 ein dielektrisches Material enthalten oder daraus gebildet sein. Der ablenkbare Teil der ersten Spiegeleinheit 102 kann durch Verringern der Dicke eines Bulkmaterials gebildet sein, z.B. durch Verwendung eines Ätzprozesses oder eines Rückschleifprozesses. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Bulkmaterial der ersten Spiegeleinheit 102 ein Oxid, ein Nitrid oder ein Oxynitrid, z.B. ein Siliziumoxid oder ein Siliziumnitrid, enthalten oder daraus gebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Spektrometer 500 ferner einen Spiegelabstandhalter (nicht dargestellt) im Raum zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 enthalten. Der Spiegelabstandhalter kann als eine fixierte oder statische Halterung oder ein Abstandhalter gebildet sein.
6 zeigt Elemente des Spektrometers 500 in einer vergrößeten Ansicht.
7 zeigt eine erste Spiegeleinheit 102 eines Spektrometers, z.B. Spektrometer 500, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform eines oben beschriebenen Spektrometers ähnlich sein. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht der ersten Spiegeleinheit 102 und einen schematischen Querschnitt 700 der ersten Spiegeleinheit 102. Im Querschnitt 700 sind die ebene Fläche 302 mit einer ersten Dicke 702 und elastische Elemente 304 mit einer zweiten Dicke 704 dargestellt.
Die ebene Fläche 302 kann mit Hilfe des zumindest einen elastischen Elements 304 und/oder einer rillenartigen Struktur 708 in eine rahmenartigen Struktur 706 befestigt werden. Mit anderen Worten, das zumindest eine elastische Element 304 kann durch eine rillenartige Struktur 708 (Trägerscharnier) mit der ebenen Fläche verbunden sein. Mit anderen Worten, das elastische Element 304 kann mit der ebenen Fläche 302 durch eine Rillenstruktur 708 verbunden sein, wobei die Rillenstruktur 708 als ein Gelenk 708 zwischen dem elastischen Element 304 und der ebenen Fläche 302 verwendet werden kann. Die Rillenstruktur 708 kann mechanische Spannungen verringern und Kräfte im Material wiederherstellen, die durch eine Ablenkung des ablenkbaren Teils der ebenen Fläche verursacht wurden.
Alternativ oder zusätzlich kann die ebene Fläche 302 eine erste Dicke 702 (Spiegeldicke) haben und das zumindest eine elastische Element 304 kann eine zweite Dicke 704 (Trägerdicke) haben, wobei die Elastizität des elastischen Elements 304 durch die zweite Dicke 704 gebildet werden kann, die geringer ist als die erste Dicke 702. Somit kann die zweite Dicke des elastischen Elements 304 die Elastizität zur ablenkbaren Montage der ebenen Fläche 302 vorsehen.
Die rahmenartige Struktur 706 kann im Wesentlichen der rahmenartigen Struktur 206 ähnlich sein, die in 2A oder 3A dargestellt ist. Die zweite Schicht 506 kann die rahmenartige Struktur 706 enthalten. Wie ferner in 7 dargestellt, kann die erste Spiegeleinheit 102 eine Apertur 710 enthalten. Die zweite Schicht 506 kann zumindest einen Teil der Apertur 710 enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Apertur 710 durch zumindest einen Teil der rahmenartigen Struktur 706 gebildet sein. Mit anderen Worten, in. verschiedenen Ausführungsformen, kann das Spektrometer, z.B. Spektrometer 500, eine Apertur 710 zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 enthalten. Die Apertur 710 kann über der zweiten Fläche 106 oder über dem Fotodetektor gebildet sein. Die Apertur 710 kann aus einem offenen Loch, einem Nadelloch (nicht dargestellt), einer Linse, (nicht dargestellt) oder einem Gitter (nicht dargestellt) gebildet sein oder dieses enthalten.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Apertur 710 zur Verringerung der Größe der lichtempfindlichen Fläche des Fotodetektors verwendet werden, die der elektromagnetischen Strahlung 110, 114 mit zumindest einer Wellenlänge 120 oder einem Wellenlängenbereich ausgesetzt ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Apertur 710 zum Erhöhen des Signal-Rausch-Verhältnisses der Intensität 122 des Fotodetektors im Spektrum 150 verwendet werden (siehe z.B. 1C). Die Apertur 710 kann ein elektrisch leitendes Material, z.B. in der Form einer Metallschicht, z.B. als eine strukturierte Metallschicht, enthalten oder daraus gebildet sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht 506 die Apertur 710 enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht 506 die erste Spiegeleinheit 102 und die rahmenartige Struktur 706 enthalten, die als Apertur 710, Kollimator oder Halterung verwendet wird.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit 102 aus einem Stück gebildet sein. Die erste Spiegeleinheit 102 kann aus einem semitransparenten Bulkmaterial gebildet sein. Das semitransparente Bulkmaterial kann auch die zweite Schicht 506 sein.
8A zeigt ein Beispiel einer ersten Spiegeleinheit 102 eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die erste Spiegeleinheit 102, die in 8A dargestellt ist, kann im Wesentlichen der ersten Spiegeleinheit 102 ähnlich sein, die in 7 dargestellt ist. Wie ferner in 8A dargestellt ist, kann die erste Spiegeleinheit 102 zumindest eine semitransparente Schicht 800 an einer Seite der ebenen Fläche 302 enthalten, die einer Spektrometer-externen Strahlungsquelle (nicht dargestellt) zugewandet ist. Mit anderen Worten, in verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit 102 ein zumindest teilweise transparentes Material der zweiten Schicht 506 und zumindest eine semitransparente Schicht 800 oder Beschichtung enthalten. Die erste Spiegeleinheit 102 kann relativ zur zweiten Spiegeleinheit 118 in einer Weise angeordnet sein, dass das Bulkmaterial der ersten Spiegeleinheit 102 zwischen der zumindest einen semitransparenten Schicht 800 der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 angeordnet ist. Mit anderen Worten, die zumindest eine semitransparente Schicht 800 kann von der zweiten Spiegeleinheit 118 weg weisen und kann der Quelle der elektromagnetischen Strahlung mit zumindest einer Wellenlänge 120 oder einem Wellenlängenbereich zugewandt sein.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die semitransparente Schicht 800 der ersten Spiegeleinheit 102 ein optisches Filter für einen Teil der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 116 mit der zumindest einen gegebenen Wellenlänge oder dem Wellenlängenbereich enthalten, z.B. eine Bandpass-, Langpass-, Kurzpass- oder Kerbfilter.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die semitransparente Schicht 800 als eine Antireflexionsbeschichtung und/oder als eine Reflexionsschicht gebildet sein. Die semitransparente Schicht 800 kann in Bezug auf die Seite, die der Strahlungsquelle der elektromagnetischen Strahlung mit zumindest einer Wellenlänge 120 oder einem Wellenlängenbereich zugewandt ist, antireflektierend sein. So kann die semitransparente Schicht 800 die Intensität der durchgegangenen elektromagnetischen Strahlung mit zumindest einer Wellenlänge 120 oder einem Wellenlängenbereich erhöhen, die durch die erste Spiegeleinheit 102 durchgeht. Alternativ oder zusätzlich kann die semitransparente Schicht 800 in Bezug auf die Seite, die der zweiten Spiegeleinheit 118 zugewandt ist, reflektierend gebildet sein. So kann die semitransparente Schicht 800 die Intensität der einfallenden elektromagnetischen Strahlung mit zumindest einer Wellenlänge 120 oder einem Wellenlängenbereich erhöhen, die auf die zweite Spiegeleinheit 118 fällt.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine semitransparente Schicht 800 zumindest zwei semitransparente Schichten enthalten. Die semitransparenten Schichten können nebeneinander gebildet sein oder können übereinander gestapelt sein, z.B. Bilden einen photonischen Kristall bilden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann zumindest eine der zweiten Schicht 506 und der zumindest einen semitransparenten Schicht 800 aus einer keramischen Schicht gebildet sein oder diese enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest eine der zweiten Schicht 506 und der zumindest einen semitransparenten Schicht 800 eine transparentes leitendes Oxid enthalten.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die semitransparente Schicht 800 aus einer Metallschicht gebildet sein oder diese enthalten. Das Metall kann als Schicht auf zumindest dem ablenkbaren Teil der ersten Spiegeleinheit 102 abgeschieden werden. Die semitransparente Schicht 800 der ersten Spiegeleinheit 102 kann eine Dicke abhängig von dem verwendeten Material von weniger als 100 nm haben, um semitransparent zu sein, z.B. im Bereich von etwa 0,1 nm bis etwa 100 nm, z.B. im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 75 nm, z.B. im Bereich von etwa 10 nm bis etwa 60 nm, z.B. etwa 50 nm. Die Metallschicht kann aus zumindest einem der Elemente Ag, Al, Au, Pt, Cu, Si oder Pd; einem Stahl gebildet sein oder dieses bzw. diesen enthalten.
8B zeigt ein Beispiel einer ersten Spiegeleinheit 102 eines Spektrometers 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform eines oben beschriebenen Spektrometers ähnlich sein, z.B. Spektrometer 500. Die erste Spiegeleinheit 102, die in 8B dargestellt ist, kann im Wesentlichen der ersten Spiegeleinheit 102 ähnlich sein, die in 7 dargestellt ist. Wie ferner in 8B dargestellt ist, kann die erste Spiegeleinheit 102 zumindest eine semitransparente Schicht 800 an einer Seite der ebenen Fläche 302 enthalten, die der zweiten Spiegeleinheit 118 (nicht dargestellt) zugewandt ist. Mit anderen Worten, in verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit 102 relativ zur zweiten Spiegeleinheit 118 so angeordnet sein, dass die zumindest eine semitransparente Schicht 800 der ersten Spiegeleinheit 102 zwischen dem Bulkmaterial der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 angeordnet werden kann. Mit anderen Worten, die semitransparente Schicht 800 kann der zweiten Spiegeleinheit 118 zugewandt sein und kann von der Strahlungsquelle der elektromagnetischen Strahlung mit zumindest einer Wellenlänge 120 oder Wellenlänge abgewandt sein. Die semitransparente Schicht 800, die in 8B dargestellt ist, kann in einer im Wesentlichen ähnlichen Weise wie die semitransparente Schicht 800 von 8A gebildet sein.
9A zeigt ein Beispiel einer ersten Spiegeleinheit 102 eines Spektrometers 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die erste Spiegeleinheit 102, die in 9A dargestellt ist, kann im Wesentlichen der ersten Spiegeleinheit ähnlich sein, die in 7 dargestellt ist.
9B zeigt ein Beispiel einer ersten Spiegeleinheit 102 eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform eines oben beschriebenen Spektrometers ähnlich sein. Die erste Spiegeleinheit 102, die in 9B dargestellt ist, kann im Wesentlichen der ersten Spiegeleinheit ähnlich sein, die in 9A dargestellt ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann das elastische Element 304 bezüglich der Breite und Form des elastischen Elements variiert werden (siehe 9A und 9B).
9C zeigt ein Beispiel einer ersten Spiegeleinheit 102 eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform eines oben beschriebenen Spektrometers ähnlich sein. Die erste Spiegeleinheit 102, die in 9C dargestellt ist, kann im Wesentlichen der ersten Spiegeleinheit ähnlich sein, die in 9A dargestellt ist. In verschiedenen Ausführungsformen, kann das elastische Element bezüglich eines Winkels des elastischen Elements 304 relativ zur ebenen Fläche 302 und dem Bulkmaterial der Schicht 506 variiert werden (siehe 9A und 9C).
9D zeigt ein Beispiel einer ersten Spiegeleinheit eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform eines oben beschriebenen Spektrometers ähnlich sein. Die erste Spiegeleinheit 102, die in 9D dargestellt ist, kann im Wesentlichen der ersten Spiegeleinheit ähnlich sein, die in 9A dargestellt ist. In verschiedenen Ausführungsformen, kann das elastische Element 304 bezüglich der Form des elastischen Elements variiert werden (siehe 9A und 9D). Wie in 9D gezeigt, kann das elastische Element 304 in einer Ausführungsform eine mäandernde Form haben. 9E zeigt ein Beispiel einer ersten Spiegeleinheit 102 eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform eines oben beschriebenen Spektrometers ähnlich sein. Die erste Spiegeleinheit 102, die in 9E dargestellt ist, kann im Wesentlichen der ersten Spiegeleinheit ähnlich sein, die in 9A dargestellt ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann das elastische Element 304 bezüglich der Anzahl elastischer Elemente variiert werden (siehe 9A und 9E).
10 zeigt eine zweite Spiegeleinheit 118 eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform eines oben beschriebenen Spektrometers ähnlich sein. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht der zweiten Spiegeleinheit 118 und einen schematischen Querschnitt 1000 der zweiten Spiegeleinheit 118. Im dargestellten Querschnitt 1000 kann die zweite Spiegeleinheit 118 eine erste Schicht 504 enthalten, wobei die erste Schicht 504 die erste Fläche 104 und die zweite Fläche 106 enthalten kann. Die zweite Fläche 106 kann einen Teil eines Fotodetektors enthalten. Die zweite Spiegeleinheit 118 kann ferner zumindest einen Teil einer Apertur 710 enthalten. Die Apertur 710 kann eine ringförmige Struktur 1002 an oder über der zweiten Fläche 106 enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Spiegeleinheit 118 so gebildet sein, dass sie einen Hohlraum enthalten kann, wobei die Apertur 710 mit Hilfe der „Seitenwände 1006“ gebildet werden kann, die den Hohlraum bilden können. Die erste Fläche 104 kann die Seitenwände 1006 und/oder die ringförmige Struktur 1002 enthalten.
Wie ferner in 10 dargestellt ist, kann die zweite Spiegeleinheit 118 eine Montagestruktur 1004 enthalten. Die Montagestruktur 1004 kann zur Montage der ersten Spiegeleinheit 102, z.B. zur Montage der rahmenartigen Struktur 706 der ersten Spiegeleinheit 102, gebildet sein. Mit anderen Worten, in verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Spiegeleinheit 118 als eine Montagestruktur 1004 für die erste Spiegeleinheit 102 gebildet sein oder kann diese enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Spiegeleinheit 118 als ein Hohlraum gebildet sein oder diesen enthalten und kann eine dritte Fläche zur Montage der ersten Spiegeleinheit 102 enthalten. Die zweite Spiegeleinheit 118 kann eine Form ähnlich einer Schale, einer Schüssel oder eines Kastens aufweisen.
Wie ferner in 10 dargestellt ist, kann in verschiedenen Ausführungsformen die erste Fläche 104 die zweite Fläche 106 der zweiten Spiegeleinheit 118 umgeben.
In verschiedenen Ausführungsformen sind die erste Fläche 104 und die zweite Fläche 106 monolithisch in die zweite Spiegeleinheit 118 integriert.
In verschiedenen Ausführungsformen sind die erste Fläche 104 und die zweite Fläche 106 in derselben Ebene wie die zweite Spiegeleinheit 118 gebildet. Alternativ oder zusätzlich sind die erste Fläche 104 und die zweite Fläche 106 in einer Ebene gebildet. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Fläche 104 neben der zweiten Fläche 106 gebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsformen umgibt die erste Fläche 104 zumindest teilweise die zweite Fläche 106. Die erste Fläche 104 kann so gebildet sein, dass die erste Fläche 104 die zweite Fläche 106 koaxial umgibt.
In verschiedenen Ausführungsformen sind die erste Fläche 104 und die zweite Fläche 106 übereinander gestapelt. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Fläche 104 über der zweiten Fläche 106 gebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Spiegeleinheit 118 einen fixierten semitransparenten Spiegel 1002, einen Fotodetektor und ein Bulkmaterial der ersten Schicht 504 enthalten. Der semitransparente Spiegel 1002 kann als eine Elektrode gebildet sein, die an den Fotodetektor einer Antriebsschaltung oder Abstandsbestimmungsschaltung gekoppelt ist.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der semitransparente Spiegel 1002 ohne physischen Kontakt mit der zweiten Fläche 106 oder dem Bulkmaterial der ersten Schicht 504 sein.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Fläche 104 zumindest ein reflektierendes Material und/oder einen semitransparenten Spiegel 1002 in Bezug auf die elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs enthalten.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Fläche 104 zwei oder mehr verschiedene Materialien und/oder semitransparente Spiegel 1002 enthalten, die für die elektromagnetische Strahlung der zumindest einen Wellenlänge oder des Wellenlängenbereichs reflektierend sind.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Fläche 104 der zweiten Spiegeleinheit 118 eine Schicht, z.B. einen semitransparenten Spiegel 1002, enthalten, die als eine Ringstruktur 1002 über der zweiten Fläche 106 gebildet ist.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Fläche 104 ein Metall enthalten oder daraus gebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Fläche 104 eine reflektierende Beschichtung oder ein reflektierendes Substrat enthalten oder daraus gebildet sein. Die erste Fläche 104 der zweiten Spiegeleinheit 118 kann zur Verringerung der freiliegenden lichtempfindlichen Fläche des Fotodetektors in der zweiten Fläche 106 der zweiten Spiegeleinheit 118 verwendet werden, z.B. zum Erhöhen des Signal-Rausch-Verhältnisses des Signals des Fotodetektors.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Fläche 104 einen Teil des Fotodetektors enthalten. Die erste Fläche 104 kann eine reflektierende Oberfläche des Fotodetektors z.B. eine reflektierende Beschichtung des Fotodetektors oder eine reflektierende Oberfläche des Fotodetektors, sein.
Figur: 11A zeigt ein Beispiel einer zweiten Spiegeleinheit 118 eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform eines oben beschriebenen Spektrometers ähnlich sein. Die zweite Spiegeleinheit 118, die in 11A dargestellt ist, kann im Wesentlichen der zweiten Spiegeleinheit 118 ähnlich sein, die in 10 dargestellt ist. Die zweite Spiegeleinheit 118, die in 11A dargestellt ist, kann eine vergrößerte Darstellung der zweiten Spiegeleinheit 118 sein, die in 10 dargestellt ist. Wie ferner in 11A dargestellt ist, kann die zweite Fläche 106 einen Fotodetektor mit einer Halbleiterstruktur 1120 enthalten. Die Halbleiterstruktur 1120 kann eine Region vom p-Typ 1104 und eine Region vom n-Typ 1102 enthalten. Die Region vom p-Typ 1104 kann seitlich neben der Region vom n-Typ 1102 gebildet sein. Ferner kann die zweite Spiegeleinheit 118 ein Substrat 1100 enthalten. Das Substrat 1100 kann im Wesentlichen dem Substrat 502 wie dargestellt ähnlich sein. Alternativ kann die Halbleiterstruktur 1120 auf der ersten Schicht 504 gebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der Fotodetektor ein Material mit Fotowiderstandseigenschaften in Bezug auf die elektromagnetische Strahlung mit zumindest einer Wellenlänge 120 oder einem Wellenlängenbereich enthalten oder daraus gebildet sein. Der Fotodetektor kann zumindest eine der folgenden Strukturen enthalten oder als solche gebildet sein: eine fotographische Platte, eine Leuchtdiode mit Sperrvorspannung, ein Fotowiderstand, eine Fotodiode, eine Fotokatode, ein Fototransistor, ein Quantenpunkt-Fotoleiter oder eine Quantenpunkt-Fotodiode.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der Fotodetektor einen pn-Übergang einer Region vom p-Typ 1104 und einer Region vom n-Typ 1102 enthalten oder als dieser gebildet sein, wie dargestellt. Der pn-Übergang kann so gebildet sein, dass die einfallende elektromagnetische Strahlung freie Ladungsträger erzeugt, die zum Erzeugen eines Spektrums 150 verwendet werden können (siehe auch 1C). Der Fotodetektor kann im Wesentlichen ähnlich einem kommerziell erhältlichen Fotodetektor gebildet sein, z.B. kann er herkömmliche Halbleitermaterialien enthalten oder daraus gebildet sein. Die elektromagnetische Strahlung kann zumindest eines von UV-Licht, sichtbarem Licht oder Infrarotlicht sein, z.B. in einem Wellenlängenbereich von etwa 380 nm bis etwa 1350 nm.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der pn-Übergang durch einen Kontakt einer Region vom p-Typ 1104 und einer Region vom n-Typ 1102 gebildet werden, wobei die Region vom p-Typ 1104 und die Region vom n-Typ 1102 in etwa derselben Ebene parallel zur ersten Spiegeleinheit 102 über einem Substrat 1100, z.B. einem Siliziumsubstrat 1100, gebildet sind. Mit anderen Worten, der Fotodetektor kann auf Silizium oder jedem anderen geeigneten Halbleitermaterial beruhen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Spiegeleinheit 118 ein Substrat, z.B. einen Siliziumwafer, z.B. ein p-Typ Substrat, enthalten; wobei die Region vom p-Typ 1104 aus einer p-dotierten Region, (z.B. p+ dotiert) im Substrat gebildet sein kann oder diese enthalten kann und die Region vom n-Typ 1102 aus einer n-dotierten Region (z.B. n+ dotiert) im Substrat gebildet sein kann oder diese enthalten kann.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Fläche 106 eine kleinere Oberfläche haben, die der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs ausgesetzt ist, als die erste Fläche 104. Die kleinere Oberfläche kann durch eine Apertur 710 gebildet sein.
11B zeigt ein Beispiel einer zweiten Spiegeleinheit 118 eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform eines oben beschriebenen Spektrometers ähnlich sein. Die zweite Spiegeleinheit, die in 11B dargestellt ist, kann im Wesentlichen der zweiten Spiegeleinheit 118 ähnlich sein, die in 10 dargestellt ist. Die zweite Spiegeleinheit 118, die in 11B dargestellt ist, kann eine vergrößerte Darstellung der zweiten Spiegeleinheit 118 sein, die in 10 dargestellt ist. Wie in 11B dargestellt, können die Region vom p-Typ 1104 und die Region vom n-Typ 1102 in einer Halbleiterschicht 1106 gebildet sein (auch als Substratschicht 1106 bezeichnet, die über dem Substrat 1100 angeordnet ist.
11C zeigt ein Beispiel einer zweiten Spiegeleinheit 118 eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform eines oben beschriebenen Spektrometers ähnlich sein. Die zweite Spiegeleinheit 118, die in 11C dargestellt ist, kann im Wesentlichen der zweiten Spiegeleinheit 118 ähnlich sein, die in 10 dargestellt ist. Die zweite Spiegeleinheit 118, die in 11C dargestellt ist, kann eine vergrößerte Darstellung der zweiten Spiegeleinheit 118 sein, die in 10 dargestellt ist. Wie in 11C dargestellt, können die Region vom p-Typ 1104 und die Region vom n-Typ 1102 übereinander gestapelt sein. Wie ferner in 11C dargestellt ist, kann die ringförmige Struktur 1002 als eine erste Elektrode des Fotodetektors z.B. der Halbleiterstruktur 1120, der zweiten Spiegeleinheit 118 gebildet sein. Ferner kann die Halbleiterstruktur 1120 eine intrinsische Halbleiterschicht 1108 enthalten, die zwischen der Region vom p-Typ 1104 und der Region vom n-Typ 1102 angeordnet ist. Somit kann die Halbleiterstruktur eine pin-Struktur (p-Typ - intrinsisch - n-Typ) enthalten. Ferner kann die ringförmige Struktur 1002 mit Hilfe einer dielektrischen Struktur 1110 zwischen der intrinsischen Halbleiterschicht 1108 und der ringförmigen Struktur 1002 elektrisch isoliert sein. Mit anderen Worten, der Fotodetektor kann einen pin-Übergang enthalten oder als solcher gebildet sein, der aus einer Region vom p-Typ 1104, einer intrinsischen Halbleiterschicht 1108 und einer Region vom n-Typ 1102 besteht. Alternativ kann der Fotodetektor eine np- oder nip-Struktur enthalten.
In verschiedenen Ausführungsformen können der Fotodetektor und/oder die erste Fläche 104 eine Metallschicht 1002 und/oder eine dielektrische Schicht 1110, z.B. eine Oxidschicht 1110 enthalten. Die Metallschicht 1002 kann als elektrischer Kontakt 1208 des Fotodetektors (siehe auch 12 und 13) und/oder als reflektierende Struktur als (ein Teil der) erste(n) Fläche 104 verwendet werden. Die dielektrische Schicht 1110 kann als elektrische Isolierung zwischen dem elektrischen Kontakt 1208 und einer anderen Elektrode 1206 verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Fläche 104 die dielektrische Schicht 1110 enthalten.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Spiegeleinheit 118 ein Substrat 1100 enthalten, wobei die Region vom p-Typ 1104 und die Region vom n-Typ 1102 über dem Substrat gebildet sind, wie z.B. in 11A und 11B dargestellt.
In verschiedenen Ausführungsformen kann ein pn-Übergang durch einen Kontakt der Region vom p-Typ 1104 und der Region vom n-Typ 1102 gebildet sein, wobei die Region vom p-Typ 1104 und die Region vom n-Typ 1102 übereinander gestapelt sind, wie z.B. in 11C und 11D dargestellt.
11D zeigt ein Beispiel einer zweiten Spiegeleinheit 118 eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform eines oben beschriebenen Spektrometers ähnlich sein. Die zweite Spiegeleinheit, die in 11D dargestellt ist, kann im Wesentlichen der zweiten Spiegeleinheit 118 ähnlich sein, die in 10 dargestellt ist. Die zweite Spiegeleinheit 118, die in 11D dargestellt ist, kann eine vergrößerte Darstellung der zweiten Spiegeleinheit 118 sein, die in 10 dargestellt ist. Ferner kann die zweite Spiegeleinheit 118, die in 11D dargestellt ist, im Wesentlichen der zweiten Spiegeleinheit ähnlich sein, die in 11C dargestellt ist. Wie ferner in 11D dargestellt ist, kann die ringförmige Struktur 1002 als eine „kreisförmige Struktur 1114“ gebildet sein (eine ringförmige Struktur mit einer gefüllten Mitte oder einem Lochteil) mit einer semitransparenten Struktur 1112 über der zweiten Fläche 106, z.B. im Strahlpfad der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 110, 114. Die erste Fläche 104 kann die kreisförmige Struktur 1114 enthalten.
Mit anderen Worten, in verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Spiegeleinheit 118 eine semitransparente Schicht über der ersten Fläche 104 und der zweiten Fläche 106 enthalten, z.B. eine dünne Metallschicht, wie z.B. in 11D in der Region 1112 dargestellt. Mit anderen Worten, die zweite Fläche 106 kann eine laterale oder vertikale pin-Diode oder pn-Diode mit oder ohne geschlossene Metallschicht enthalten, die z.B. oben als semitransparenter Spiegel 1002 verwendet wird. In verschiedenen Ausführungsformen kann die semitransparente Schicht der zweiten Spiegeleinheit 118 über der ersten Fläche 104 und der zweiten Fläche 106 in einem Stück gebildet sein, z.B. als optisches Filter oder Reflexionsbeschichtung. Die semitransparente Schicht der zweiten Spiegeleinheit 118 kann im Strahlpfad der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge 120 oder eines Wellenlängenbereichs gebildet sein.
12 zeigt eine schematische Darstellung von Elektroden, die zur Distanzbestimmung und/oder zum Antreiben in einem Spektrometer gemäß verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform des oben beschriebenen Spektrometers 100 oder 500 ähnlich sein.
Wie ferner in 12 dargestellt ist, kann in verschiedenen Ausführungsformen das Spektrometer zumindest eine erste Elektrode 1202, 1204 und zumindest eine zweite Elektrode 1212, 1214 enthalten. Die erste Spiegeleinheit 102 kann die zumindest eine erste Elektrode 1202, 1204 enthalten und die zweite Spiegeleinheit 118 kann die zumindest eine zweite Elektrode 1212, 1214 enthalten.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Fläche 104 die zumindest eine zweite Elektrode 1212, 1214 enthalten. Die zumindest eine erste Elektrode 1202, 1204 kann von der zumindest einen zweiten Elektrode 1212, 1214 elektrisch isoliert sein, so dass die zumindest eine erste Elektrode 1202, 1204 eine erste Ladung haben kann oder einen ersten elektrischen Strom führen kann und die zumindest eine zweite Elektrode 1212, 1214 eine zweite Ladung haben.kann oder einen zweiten elektrischen Strom führen kann.
Wie ferner in 12 dargestellt ist, können in verschiedenen Ausführungsformen die erste und zweite Spiegeleinheit 102, 118 jeweils zumindest zwei Elektroden haben, wobei die zumindest zwei Elektroden nebeneinander gebildet sind.
Wie ferner in 12 dargestellt ist, kann in verschiedenen Ausführungsformen zumindest eine Elektrode 1202, 1204, 1212 und 1214 in einer Form gebildet sein, die zumindest ein Loch 1200 enthalten kann, z.B. zumindest ein Loch über der zweiten Fläche 106. Das zumindest eine Loch 1200 kann in Bezug auf die einfallende elektromagnetische Strahlung 116 der zumindest einen Wellenlänge 120 oder des Wellenlängenbereichs transparent sein. Mit anderen Worten, in verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spiegeleinheit 102 zumindest ein offenes Loch 1200, z.B. in den Elektroden 1202, 1204, enthalten. Das offene Loch 1200 kann z.B. mit einem Durchmesser der Öffnung gebildet sein, so dass das offene Loch 1200 für zumindest einen Teil der einfallenden elektromagnetischen Strahlung transparent sein kann. Die erste Spiegeleinheit 102 kann mit Ausnahme des offenen Lochs 1200, z.B. mit Hilfe der Elektroden 1202, 1204 intransparent, z.B. reflektierend oder spiegelnd, gebildet sein.
Das Loch 1200 kann ein Teil einer Apertur 710 wie oben beschrieben sein.
Ferner kann die zweite Fläche 106 die zumindest eine Elektrode 1212, 1214 der zweiten Spiegeleinheit 118 enthalten. Ferner kann die zumindest eine Elektrode 1212, 1214 der zweiten Spiegeleinheit 104 als ringförmige Struktur 1002 gebildet sein (siehe 10).
Ferner kann die semitransparente Schicht 800 der ersten Spiegeleinheit (siehe 8A und 8B) die zumindest eine Elektrode 1202, 1204 der ersten Spiegeleinheit 102 enthalten.
Wie ferner in 12 dargestellt ist, können die erste und zweite Spiegeleinheit 102, 118 Leiterbahnen 1206 enthalten, die an die Elektroden 1202, 1204, 1212 und 1214 der ersten und zweiten Spiegeleinheit 102, 118 gekoppelt sind. Die Leiterbahnen 1206 können an zumindest eine von einer Antriebsschaltung oder einer Abstandsbestimmungsschaltung gekoppelt sein, wie in der Folge ausführlicher beschrieben ist. Ferner kann die zweite Spiegeleinheit 118 Leiterbahnen 1208 enthalten, die an den Fotodetektor gekoppelt sein können, zum Beispiel eine erste Leiterbahn 1208, die an die Region vom p-Typ 1104 gekoppelt ist, und eine zweite Leiterbahn 1208, die an die Region vom n-Typ 1102 des Fotodetektors wie. dargestellt gekoppelt ist.
Wie in 12 dargestellt, können die Leiterbahnen 1208 in einer Durchgangsregion 1210 angeordnet sein, die zwischen zwei Elektroden 1212 und 1214 angeordnet ist.
Ein Spektrometer gemäß verschiedenen Ausführungsformen, z.B. das Spektrometer 100, kann eine Abstandsbestimmungsschaltung zum Bestimmen des Abstands 108 zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Abstandsbestimmungsschaltung zumindest teilweise zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 gebildet sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Abstandsbestimmungsschaltung zum Bestimmen oder Ermitteln des Abstands 108 anhand einer Messung einer Interferenz einer elektromagnetischen Strahlung konfiguriert sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Abstandsbestimmungsschaltung zum Bestimmen des Abstands 108 anhand einer Messung einer Kapazität konfiguriert sein.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Abstandsbestimmungsschaltung an zumindest eine erste Elektrode, z.B. 1202 und/oder 1204, und zumindest eine zweite Elektrode, z.B. 1212 und/oder 1214, gekoppelt sein. Die erste Spiegeleinheit 102 kann die zumindest eine erste Elektrode 1202, 1204 enthalten und die zweite Spiegeleinheit 118 kann die zumindest eine zweite Elektrode 1212, 1214 enthalten.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Fläche 104 die zumindest eine zweite Elektrode 1212, 1214 enthalten. Die zumindest eine erste Elektrode 1202, 1204 kann elektrisch von der zumindest einen zweiten Elektrode 1212, 1214 isoliert sein, so dass die zumindest eine erste Elektrode 1202, 1204 eine erste Ladung haben kann oder einen ersten elektrischen Strom führen kann und die zumindest eine zweite Elektrode 1212, 1214 eine zweite Ladung haben kann oder einen zweiten elektrischen Strom führen kann. Mit anderen Worten: die Abstandsbestimmungsschaltung kann zum Bestimmen des Abstands 108 zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 mit Hilfe des Bestimmens einer Kapazität zwischen einer oder mehreren der Elektroden der ersten Spiegeleinheit 102 und einer oder mehreren der Elektroden der zweiten Spiegeleinheit 118 konfiguriert sein.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Elektroden 1202, 1204, 1212, 1214 als Amplitudenerfassungsschichten einer Ablenkung der ersten Spiegeleinheit 102 relativ zur zweiten Spiegeleinheit 118 verwendet werden. Die Abstandsbestimmungsschaltung kann auf einer Kapazitätserfassung beruhen und die Antriebsschaltung kann auf einem Amplitudenantrieb beruhen. Alternativ oder zusätzlich können die Elektroden 1202, 1204, 1212 und 1214 als Amplitudenerregungsschicht der Antriebsschaltung verwendet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Spektrometer zumindest eine Antriebsschaltung und zumindest eine Abstandsbestimmungsschaltung enthalten. Die zumindest eine Abstandsbestimmungsschaltung kann an zumindest eine erste Elektrode 1202/1204 und zumindest eine zweite Elektrode 1212/1214 gekoppelt sein. Die zumindest eine Antriebsschaltung kann an zumindest eine erste Elektrode 1204/1202 und zumindest eine zweite Elektrode 1214/1212 gekoppelt sein. Die erste Spiegeleinheit 102 kann die zumindest eine erste Elektrode 1202, 1204 enthalten, die an die Abstandsbestimmungsschaltung und die Antriebsschaltung gekoppelt ist, und die zweite Spiegeleinheit 118 kann die zumindest eine zweite Elektrode 1212, 1214 enthalten, die an die Abstandsbestimmungsschaltung und die Antriebsschaltung gekoppelt ist. Die Elektroden 1202, 1204, 1212 und 1214 können ausschließlich oder austauschbar durch die Antriebsschaltung und die Abstandsbestimmungsschaltung verwendet werden. Eine austauschbare Verwendung kann ein Abwechseln von Antrieb und Abstandsbestimmung (z.B. durch Kapazitätsmessung) enthalten.
Mit anderen Worten, in verschiedenen Ausführungsformen können die Elektroden 1202, 1204, 1212, 1214 der ersten Spiegeleinheit 102 und der zweiten Spiegeleinheit 118 untereinander austauschbar für die Antriebsschaltung und die Abstandsbestimmungsschaltung verwendet werden.
Zum Beispiel: zu einer ersten Betriebszeit des Spektrometers werden die erste und zweite Elektrode zum Bestimmen des Abstands 108 verwendet und während einer zweiten Betriebszeit werden die erste und zweite Elektrode zum Einstellen des Abstands 108 zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und zweiten Spiegeleinheit 118 verwendet.
Alternativ kann eine von den ersten Elektroden 1202, 1204 der ersten Spiegeleinheit 102, z.B. die erste Elektrode 1202, und eine von den zweite Elektroden 1212, 1214 der zweiten Spiegeleinheit, z.B. die zweite Elektrode 1212, zum Bestimmen des Abstands 108 zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und zweiten Spiegeleinheit 118 durch Messen einer Kapazität zwischen den Elektroden 1202.und 1212 verwendet werden, während eine andere der ersten Elektroden 1202, 1204, z.B. 1204, der ersten Spiegeleinheit 102 und eine andere der zweiten Elektroden 1212, 1214, z.B. 1214, zum Einstellen des Abstands 108 verwendet werden kann.
Alternativ oder zusätzlich können die ersten und zweiten Elektroden der ersten Spiegeleinheit 102 und zweiten Spiegeleinheit 118 zum Einstellen einer Neigung zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und zweiten Spiegeleinheit 118 verwendet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann zumindest eine Elektrode 1202, 1204, 1212 und 1214, die an die Abstandsbestimmungsschaltung gekoppelt ist, neben zumindest einer Elektrode 1202, 1204, 1212 und 1214, die an die Antriebsschaltung in oder etwa in derselben Ebene gekoppelt ist, angeordnet sind.
In verschiedenen Ausführungsformen können die erste Spiegeleinheit 102 und zweite Spiegeleinheit 118 zwei oder mehr Elektroden zum Bestimmen oder Einstellen des Abstands 108 zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und zweiten Spiegeleinheit 118 enthalten, z.B. in einer dreibeinigen oder mehrbeinigen Anordnung, um eine Neigung zwischen der ersten und zweiten Spiegeleinheit einzustellen.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Elektroden 1202, 1204, 1212, 1214 zumindest einen elektrischen Kontakt für ein elektrisches Kontaktieren aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen, in welchen Elektroden jeweils nur einen elektrischen Kontakt haben können, kann die Abstandsbestimmungsschaltung auf einer Kapazitätsmessung beruhen und die Antriebsschaltung kann auf einer elektrostatischen Abstoßung oder Anziehung beruhen. In verschiedenen Ausführungsformen, in welchen Elektroden jeweils zumindest zwei elektrische Kontakte haben können, kann die Abstandsbestimmungsschaltung auf einer Induktionsmessung beruhen und die Antriebsschaltung kann auf einer elektrodynamischen Abstoßung oder Anziehung beruhen.
13 zeigt eine schematische Darstellung von Elektroden, die zur Distanzbestimmung und/oder zum Antreiben in einem Spektrometer gemäß verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform eines Spektrometers ähnlich sein, wie hier oben beschrieben. Wie ferner in 13 dargestellt ist, können die erste und zweite Spiegeleinheit 102, 118 jeweils zumindest zwei Elektroden haben, wobei die zumindest zwei Elektroden koaxial zueinander gebildet sind.
In verschiedenen Aüsführungsformen kann zumindest ein Teil einer Elektrode der Elektroden 1202, 1204, 1212 und 1214, die an die Abstandsbestimmungsschaltung gekoppelt sind, zumindest teilweise zumindest einen Teil einer anderen Elektrode der Elektroden 1202, 1204, 1212 und 1214 umgeben, die an die Antriebsschaltung gekoppelt sind, oder umgekehrt. Zum Beispiel kann zumindest ein Teil der Elektrode 1202 zumindest teilweise zumindest einen Teil der Elektrode 1204, wie dargestellt, umgeben. Dies kann eine mögliche Neigung zwischen der ersten Spiegeleinheit 102 und zweiten Spiegeleinheit 118 verringern.
14 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann im Wesentlichen einer Ausführungsform eines oben beschriebenen Spektrometers ähnlich sein. In verschiedene Aspekten kann das Verfahren 1400 zur Herstellung eines Spektrometers ein Bilden 1402 einer ersten Spiegeleinheit enthalten, die für elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs semitransparent sein kann. Ferner kann das Verfahren 1400 ein Bilden 1404 einer zweiten Spiegeleinheit enthalten, die eine erste Fläche und eine zweite Fläche enthält, die der ersten Spiegeleinheit zugewandt ist, wobei zumindest ein Teil der ersten Fläche und der zweiten Fläche von der ersten Spiegeleinheit beabstandet ist, wobei die erste Fläche für die elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs zumindest teilweise reflektierend sein kann, wobei die zweite Fläche zumindest einen Teil eines Fotodetektors enthalten kann und wobei der Fotodetektor zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs konfiguriert sein kann.
15 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Spektrometers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Spektrometer kann eine erste Spiegeleinheit enthalten, die für elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs semitransparent sein kann, und eine zweite Spiegeleinheit, die eine erste Fläche und eine zweite Fläche enthält, die der ersten Spiegeleinheit zugewandt ist, wobei zumindest ein Teil der ersten Fläche und der zweiten Fläche von der ersten Spiegeleinheit beabstandet ist, wobei die erste Fläche für die elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs zumindest teilweise reflektierend sein kann, wobei die zweite Fläche zumindest einen Teil eines Fotodetektors enthalten kann, wobei der Fotodetektor zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder.eines Wellenlängenbereichs konfiguriert sein kann.
In verschiedenen Aspekten kann das Verfahren 1500 enthalten: Bestimmen 1502 einer zu analysierenden Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs; Bestimmen 1504 eines gewünschten Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit anhand der bestimmten zu analysierenden Wellenlänge; Bestimmen 1506 eines aktuellen Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit; Einstellen 1508 des Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit anhand des bestimmten gewünschten Abstands; und Auslesen 1510 eines Signals des Fotodetektors.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Einstellen 1508 des Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit eine Grobeinstellung des Abstands und eine folgende Feineinstellung des Abstands enthalten.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 1500 des Weiteren ein Bestimmen zumindest einer zusätzlichen zu analysierenden Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs; Einstellen des Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit anhand der bestimmten zumindest einen zusätzlichen Wellenlänge; und Auslesen eines Signals des Fotodetektors enthalten. Das Einstellen 1508 des Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit anhand der bestimmten zumindest einen zusätzlichen Wellenlänge kann ein Vergrößern des Abstands in einer vorbestimmten Stufengröße enthalten. Die zusätzliche Wellenlänge kann Teil eines Wellenlängendurchlaufs bis zu einem vorbestimmten Wellenlängenbereich sein. Die Auflösung des Wellenlängendurchlaufs kann durch Bestimmen der Stufengröße eingestellt werden. Die vorbestimmte Stufengröße kann auf dem Abstand und dem bestimmten, zu analysierenden Wellenlängenbereich beruhen. Mit anderen Worten, die vorbestimmte Stufengröße kann von der Differenz zwischen der Maximal- und Minimalablenkung der (des ablenkbaren Teils der) ersten Spiegeleinheit relativ zur zweiten Spiegeleinheit abhängig sein. Somit kann die Abtastrate der einfallenden elektromagnetischen Strahlung größer sein, wodurch ein rascheres Erzeugen eines Spektrums der einfallenden elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs möglich ist. Ferner können die Abtastrate und das Signal-Rausch-Verhältnis des Signals, das vom Fotodetektor erzeugt wird, durch Binningsignale/Messwerte des Fotodetektors von zumindest zwei Wellenlängen, die durch zumindest eine. vorbestimmte Stufe getrennt sind, erhöht werden. Ferner können die Spektren von zumindest zwei aufeinanderfolgend bestimmten Wellenlängendurchläufen zum Erzeugen eines Spektrums des Fotodetektors z.B. mit Hilfe der Integration der einzelnen Spektren verwendet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Einstellen 1508 des Abstands zwischen der ersten Spiegeleinheit und der zweiten Spiegeleinheit wiederholt werden, bis alle Signale des zu analysierenden Wellenlängenbereichs ausgelesen sind, wobei eine Abstanderhöhung von etwa der vorbestimmten Stufengröße verwendet wird.
Obwohl die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, sollte für Fachleute auf dem Gebiet klar sein, dass verschiedene Änderungen an Form und Einzelheit vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung, wie durch die beiliegenden Ansprüche definiert abzuweichen. Der Umfang der Erfindung kann somit durch die beiliegenden Ansprüche angegeben sein und alle Änderungen, die in der Bedeutung und Äquivalenzbereich der Ansprüche liegen, sollen somit enthalten sein.

Claims

Spektrometer (100), aufweisend: eine erste Spiegeleinheit (102), die für elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs semitransparent ist, wobei die erste Spiegeleinheit (102) eine Membran aufweist und wobei die erste Spiegeleinheit (102) zumindest ein erstes elastisches Element (304a) und zumindest ein zweites elastisches Element (304b) aufweist; eine zweite Spiegeleinheit (118), die einen ersten Bereich (104) und einen zweiten Bereich (106) aufweist, wobei der erste Bereich (104) und der zweite Bereich (106) der ersten Spiegeleinheit (102) zugewandt sind, wobei zumindest ein Teil des ersten Bereichs(104) und des zweiten Bereichs (106) von der ersten Spiegeleinheit (102) beabstandet sind, wobei der erste Bereich (104) teilweise für die elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs reflektierend ist, wobei der zweite Bereich (106) zumindest einen Teil eines Fotodetektors aufweist und wobei der Fotodetektor zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs konfiguriert ist; zumindest eine Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zum Einstellen eines Abstandes zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118), wobei die zumindest eine Antriebsschaltung aufweist: eine erste Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zur Grobeinstellung eines Abstands (108) zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118) mittels Einstellens einer zweiten Ablenkung (406) des zumindest einen zweiten elastischen Elements (304b); eine zweite Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zur Feineinstellung des Abstands (108) zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118) mittels Einstellens einer ersten Ablenkung (212) des zumindest einen ersten elastischen Elements (304a).
Spektrometer (100) nach Anspruch 1, wobei die erste Spiegeleinheit (102) so gebildet ist, dass zumindest ein Teil der ersten Spiegeleinheit (102) in zumindest eine von einer Richtung zur zweiten Spiegeleinheit (118) hin oder eine Richtung von der zweiten Spiegeleinheit (118) weg ablenkbar ist.
Spektrometer (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die erste Spiegeleinheit (102) eine ebene Fläche aufweist, wobei die ebene Fläche mit Hilfe des zumindest einen ersten elastischen Elements (304a) und des zumindest einen zweiten elastischen Elements (304b) ablenkbar montiert ist.
Spektrometer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Bereich (104) den zweiten Bereich (106) zumindest teilweise umgibt.
Spektrometer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Bereich (104) einen Teil des Fotodetektors aufweist.
Spektrometer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Spiegeleinheit (102) eine erste Oberfläche aufweist und die zweite Spiegeleinheit (118) eine zweite Oberfläche aufweist, die der ersten Oberfläche zugewandt ist, wobei die erste und zweite Oberfläche zumindest im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Spektrometer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, des Weiteren aufweisend eine Apertur zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118).
Spektrometer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Spiegeleinheit (102) eine erste Elektrode aufweist, die an die zumindest eine Antriebsschaltung gekoppelt ist, und die zweite Spiegeleinheit (118) eine zweite Elektrode aufweist, die zumindest teilweise der ersten Elektrode zugewandt und an die zumindest eine Antriebsschaltung gekoppelt ist.
Spektrometer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste Spiegeleinheit (102) eine erste Elektrode aufweist, die an die erste Antriebsschaltung gekoppelt ist, und eine zweite Elektrode, die an die zweite Antriebsschaltung gekoppelt ist, und wobei die zweite Spiegeleinheit (118) zumindest eine Elektrode aufweist, die an zumindest eine von der ersten Antriebsschaltung oder der zweiten Antriebsschaltung gekoppelt ist und zumindest teilweise zumindest einer von der ersten Elektrode oder der zweiten Elektrode der ersten Spiegeleinheit (102) zugewandt ist; wobei optional die zweite Spiegeleinheit (118) eine dritte Elektrode aufweist, die an die erste Antriebsschaltung gekoppelt und zumindest teilweise der ersten Elektrode der ersten Spiegeleinheit (102) zugewandt ist, und eine vierte Elektrode, die an die zweite Antriebsschaltung gekoppelt und zumindest teilweise der zweiten Elektrode der ersten Spiegeleinheit (102) zugewandt ist.
Spektrometer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Spiegeleinheit (102) zumindest eine Elektrode aufweist, die an zumindest eine der ersten Antriebsschaltung oder der zweiten Antriebsschaltung gekoppelt ist, und wobei die zweite Spiegel einheit (118) eine erste Elektrode aufweist, die an die erste Antriebsschaltung gekoppelt ist, und eine zweite Elektrode, die an die zweite Antriebsschaltung gekoppelt ist, wobei die erste und zweite Elektrode zumindest teilweise der zumindest einen Elektrode der ersten Spiegeleinheit (102) zugewandt sind.
Spektrometer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, des Weiteren aufweisend eine Abstandsbestimmungsschaltung zum Bestimmen eines Abstands (108) zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118); wobei optional die erste Spiegeleinheit (102) eine erste Kondensatorelektrode aufweist, die an die Abstandsbestimmungsschaltung gekoppelt ist, und die zweite Spiegeleinheit (118) eine zweite Kondensatorelektrode aufweist, die zumindest teilweise der ersten Kondensatorelektrode zugewandt und an die Abstandsbestimmungsschaltung gekoppelt ist.
Spektrometer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Spektrometer (100) zumindest eine Antriebsschaltung und eine Abstandsbestimmungsschaltung aufweist, wobei die erste Spiegeleinheit (102) eine erste Kondensatorelektrode aufweist und die zweite Spiegeleinheit (118) eine zweite Kondensatorelektrode aufweist, wobei die erste und zweite Kondensatorelektrode an die Abstandsbestimmungsschaltung gekoppelt sind, und wobei die erste Spiegeleinheit (102) eine erste Treiberelektrode aufweist und die zweite Spiegeleinheit (118) eine zweite Treiberelektrode aufweist, wobei die erste und zweite Treiberelektrode an die zumindest eine Antriebsschaltung gekoppelt sind.
Spektrometer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die zweite Spiegeleinheit (118) einen Hohlraum und eine dritte Fläche zur Montage der ersten Spiegeleinheit (102) aufweist.
Spektrometer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, des Weiteren aufweisend eine Strahlungsquelle, die zum Ausstrahlen zumindest eines Teils der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs konfiguriert ist.
Verfahren zur Herstellung eines Spektrometers (100), wobei das Verfahren aufweist: Bilden einer ersten Spiegeleinheit (102), wobei die erste Spiegeleinheit (102) eine Membran aufweist, die für elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs semitransparent ist, und wobei die erste Spiegeleinheit (102) zumindest ein erstes elastisches Element (304a) und zumindest ein zweites elastisches Element (304b) aufweist; Bilden einer zweiten Spiegeleinheit (118), die einen ersten Bereich (104) und einen zweiten Bereich (106) aufweist, wobei der erste Bereich (104) und der zweite Bereich (106) der ersten Spiegeleinheit (102) zugewandt sind, wobei zumindest ein Teil des ersten Bereichs (104) und des zweiten Bereichs (106) von der ersten Spiegeleinheit (102) beabstandet sind, wobei der erste Bereich (104) teilweise für die elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs reflektierend ist, wobei der zweite Bereich (106) zumindest einen Teil eines Fotodetektors aufweist und wobei der Fotodetektor zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs konfiguriert ist; und Bilden zumindest einer Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zum Einstellen eines Abstandes zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118), wobei die zumindest eine Antriebsschaltung aufweist: eine erste Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zur Grobeinstellung eines Abstands (108) zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118) mittels Einstellens einer zweiten Ablenkung (406) des zumindest einen zweiten elastischen Elements (304b); eine zweite Antriebsschaltung, die konfiguriert ist zur Feineinstellung des Abstands (108) zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118) mittels Einstellens einer ersten Ablenkung (212) des zumindest einen ersten elastischen Elements (304a).
Verfahren zum Betreiben eines Spektrometers (100), wobei das Spektrometer (100) aufweist: eine erste Spiegeleinheit (102), wobei die erste Spiegeleinheit (102) eine Membran, die für elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs semitransparent ist, und zumindest ein erstes elastisches Element (304a) und zumindest ein zweites elastisches Element (304b) aufweist, und eine zweite Spiegel einheit (118), die einen ersten Bereich (104) und einen zweiten Bereich (106) aufweist, wobei der erste Bereich (104) und der zweite Bereich (106) der ersten Spiegel einheit (102) zugewandt sind, wobei zumindest ein Teil des ersten Bereichs (104) und des zweiten Bereichs (106) von der ersten Spiegel einheit (102) beabstandet sind, wobei der erste Bereich (104) teilweise für die elektromagnetische Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs reflektierend ist, wobei der zweite Bereich (106) zumindest einen Teil eines Fotodetektors aufweist, wobei der Fotodetektor zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs konfiguriert ist, wobei das Verfahren aufweist: Bestimmen einer zu analysierenden Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs; Bestimmen eines gewünschten Abstands (108) zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118) anhand der bestimmten zu analysierenden Wellenlänge; Bestimmen eines aktuellen Abstands (108) zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118); Einstellen des Abstands (108) zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118) anhand des bestimmten gewünschten Abstands (108), wobei das Einstellen des Abstands (108) eine Grobeinstellung des Abstands (108) mittels Einstellens einer zweiten Ablenkung (406) des zumindest einen zweiten elastischen Elements (304b) und eine anschließende Feineinstellung des Abstands (108) mittels Einstellens einer ersten Ablenkung (212) des zumindest einen ersten elastischen Elements (304a) aufweist; und Auslesen eines Signals des Fotodetektors.
Verfahren nach Anspruch 16, des Weiteren aufweisend: Bestimmen zumindest einer zusätzlichen zu analysierenden Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung zumindest einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs; Einstellen des Abstands (108) zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118) anhand der bestimmten zumindest einen zusätzlichen Wellenlänge; und Auslesen eines Signals des Fotodetektors.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Einstellen des Abstands (108) zwischen der ersten Spiegeleinheit (102) und der zweiten Spiegeleinheit (118) anhand der bestimmten zumindest einen zusätzlichen Wellenlänge eine Grobeinstellung des Abstands (108) mittels Einstellens der zweiten Ablenkung (406) des zumindest einen zweiten elastischen Elements (304b) und eine anschließende Feineinstellung des Abstands (108) mittels Einstellens der ersten Ablenkung (212) des zumindest einen ersten elastischen Elements (304a) aufweist.