KR20180127932A - 혼합 스페이서 다중 스펙트럼 필터 - Google Patents
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Abstract
광학 필터는 제1 미러, 제2 미러, 및 제1 미러와 제2 미러 사이에 배치되는 스페이서 층 구조체를 포함할 수도 있다. 스페이서 층 구조체는 제1 층 세트를 포함할 수도 있다. 제1 층 세트의 각각의 층은, 제1 굴절률 및 층 두께 임계치보다 더 큰 두께와 관련되는 제1 재료일 수도 있다. 스페이서 층 구조체는 제2 층 세트를 포함할 수도 있다. 제2 층 세트의 각각의 층은 제2 굴절률과 관련되는 제2 재료일 수도 있다. 제2 층 세트의 각각의 층은, 제1 재료의 대응하는 층을 대체하기 위해 선택될 수도 있다. 대응하는 층은 층 두께 임계치보다 더 작은 두께와 관련될 수도 있다.
Description
정보를 캡처하기 위해 다중 스펙트럼 센서 디바이스가 활용될 수도 있다. 예를 들면, 다중 스펙트럼 센서 디바이스는 한 세트의 전자기 주파수에 관한 정보를 캡처할 수도 있다. 다중 스펙트럼 센서 디바이스는 정보를 캡처하는 센서 엘리먼트(예를 들면, 광학 센서, 스펙트럼 센서 및/또는 이미지 센서)의 세트를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 다수의 주파수에 관한 정보를 캡처하기 위해 센서 엘리먼트의 어레이가 활용될 수도 있다. 센서 엘리먼트 어레이 중 특정한 센서 엘리먼트는, 특정한 센서 엘리먼트를 향해 지향되는 주파수의 범위를 제한하는 필터와 관련될 수도 있다.
몇몇 가능한 구현예에 따르면, 광학 필터는 제1 미러, 제2 미러, 및 제1 미러와 제2 미러 사이에 배치되는 스페이서 층 구조체(spacer layer structure)를 포함할 수도 있다. 스페이서 층 구조체는 제1 층 세트를 포함할 수도 있다. 제1 층 세트의 각각의 층은, 제1 굴절률 및 층 두께 임계치(layer thickness threshold)보다 더 큰 두께와 관련되는 제1 재료일 수도 있다. 스페이서 층 구조체는 제2 층 세트를 포함할 수도 있다. 제2 층 세트의 각각의 층은 제2 굴절률과 관련되는 제2 재료일 수도 있다. 제2 층 세트의 각각의 층은, 제1 재료의 대응하는 층을 대체하기 위해 선택될 수도 있다. 대응하는 층은 층 두께 임계치보다 더 작은 두께와 관련될 수도 있다.
몇몇 가능한 구현예에 따르면, 다중 스펙트럼 필터는, 센서 엘리먼트의 세트와 관련되는 기판 상에 퇴적되며 광원으로부터의 광을 부분적으로 반사시키기 위한 제1 미러를 포함할 수도 있다. 다중 스펙트럼 필터는 광원으로부터의 광을 부분적으로 반사시키기 위한 제2 미러를 포함할 수도 있다. 다중 스펙트럼 필터는, 제1 미러와 제2 미러 사이에 배치되며 센서 엘리먼트의 세트에 대응하는 복수의 채널과 관련되는 복수의 층을 포함하는 스페이서를 포함할 수도 있다. 복수의 층 중 제1의 하나 이상의 층은 제1 굴절률을 갖는 수소화 실리콘(hydrogenated silicon)일 수도 있다. 제1의 하나 이상의 층의 각각은 층 두께 임계치보다 더 큰 두께와 관련될 수도 있다. 복수의 층 중 제2의 하나 이상의 층은 제2 굴절률을 갖는 재료와 관련될 수도 있다.
몇몇 가능한 구현예에 따르면, 광학 필터가 기판을 포함할 수도 있다. 광학 필터는 기판 상에 배치되는 광학 필터 층의 세트를 포함할 수도 있다. 광학 필터 층의 세트는 제1 굴절률과 관련되는 광학 필터 층의 제1 서브세트를 포함할 수도 있다. 광학 필터 층의 세트는 제1 굴절률보다 더 작은 제2 굴절률과 관련되는 광학 필터 층의 제2 서브세트를 포함할 수도 있다. 광학 필터 층의 세트는 복수의 채널을 형성할 수도 있다. 각각의 채널은, 대응하는 중심 파장에서 광을 통과시키는 것과 관련될 수도 있다. 각각의 중심 파장은, 인접한 중심 파장으로부터, 임계 채널 분리보다 더 작게 분리될 수도 있다.
도 1은 본 명세서에서 설명되는 예시적인 구현예의 개략도;
도 2a 내지 도 2d는 본 명세서에서 설명되는 다중 스펙트럼 필터에 관한 특성의 도면;
도 3a 내지 도 3d는 본 명세서에서 설명되는 다중 스펙트럼 필터에 관한 특성의 도면;
도 4a 내지 도 4e는 본 명세서에서 설명되는 다중 스펙트럼 필터에 관한 특성의 도면;
도 5a 및 도 5b는 본 명세서에서 설명되는 다중 스펙트럼 필터에 관한 특성의 도면; 및
도 6a 내지 도 6d는 본 명세서에서 설명되는 다중 스펙트럼 필터에 관한 특성의 도면.
도 2a 내지 도 2d는 본 명세서에서 설명되는 다중 스펙트럼 필터에 관한 특성의 도면;
도 3a 내지 도 3d는 본 명세서에서 설명되는 다중 스펙트럼 필터에 관한 특성의 도면;
도 4a 내지 도 4e는 본 명세서에서 설명되는 다중 스펙트럼 필터에 관한 특성의 도면;
도 5a 및 도 5b는 본 명세서에서 설명되는 다중 스펙트럼 필터에 관한 특성의 도면; 및
도 6a 내지 도 6d는 본 명세서에서 설명되는 다중 스펙트럼 필터에 관한 특성의 도면.
예시적인 구현예의 다음의 상세한 설명은 첨부의 도면을 참조한다. 상이한 도면에서의 동일한 참조 번호는 동일한 또는 유사한 엘리먼트를 식별할 수도 있다.
센서 엘리먼트(예를 들면, 광학 센서)는 전자기 주파수의 세트에 관한 정보(예를 들면, 스펙트럼 데이터)를 획득하기 위해 광학 센서 디바이스에 통합될 수도 있다. 예를 들면, 광학 센서 디바이스는, 광의 센서 측정을 수행할 수도 있는 이미지 센서, 다중 스펙트럼 센서, 또는 등등을 포함할 수도 있다. 광학 센서 디바이스는, 상보형 금속 산화물 반도체(complementary metal-oxide-semiconductor: CMOS) 기술, 전하 결합 소자(charge-coupled device: CCD) 기술, 또는 등등과 같은 하나 이상의 센서 기술을 활용할 수도 있다. 광학 센서 디바이스는, 정보를 획득하도록 각각 구성되는 다수의 센서 엘리먼트(예를 들면, 센서 엘리먼트의 어레이)를 포함할 수도 있다.
센서 엘리먼트는 센서 엘리먼트로의 광을 필터링하는 필터와 관련될 수도 있다. 예를 들면, 센서 엘리먼트는, 선형 가변 필터(linear variable filter: LVF), 순환 가변 필터(circular variable filter: CVF), 패브리 페로(Fabry-Perot) 필터, 또는 등등과 정렬되어, 센서 엘리먼트를 향해 지향되는 광의 일부로 하여금 필터링되게 할 수도 있다. 패브리 페로(Fabry-Perot) 필터와 같은 이진 필터 구조체(binary filter structure)의 경우, 이진 필터 구조체의 미러 사이에 배치되는 스페이서의 층에 대해 수소화 실리콘(Si:H)이 선택될 수도 있다. 수소화 실리콘은 근적외선 스펙트럼 범위에서 상대적으로 높은 굴절률(예를 들면, 대략 3.5보다 더 높은 굴절률)과 관련되는데, 상대적으로 높은 굴절률은 상대적으로 낮은 각도 시프트로 나타난다. 그러나, 상대적으로 높은 굴절률은 스페이서 층의 일부 층에 대해 상대적으로 작은 물리적 두께를 초래한다. 예를 들면, 대략 800 나노미터(㎚) 내지 1100㎚ 사이의 파장 범위와 관련되는 64 채널 센서 엘리먼트 어레이의 경우, 스페이서의 적어도 하나의 층은 두께에서 대략 1.2㎚보다 더 작을 수도 있다. 마찬가지로, 유사한 128 채널 센서 엘리먼트 어레이의 경우, 스페이서의 적어도 하나의 층은 두께에서 대략 0.6㎚보다 더 작을 수도 있다. 임계 층 두께 미만(예를 들면, 대략 5㎚ 미만, 대략 2㎚ 미만, 대략 1.5㎚ 미만, 대략 1㎚ 미만, 대략 0.75㎚ 미만, 등등)의 층 두께는 필터에 대한 어려운 제조 가능성으로 나타날 수도 있다.
필터가, 필터의 열화를 초래하는 환경 조건에 노출될 수도 있다. 예를 들면, 패턴화 프로시져 또는 세정 프로시져 동안, 패턴화 프로시져 또는 세정 프로시져에 노출되는 필터의 스페이서 층은 화학 조성 변화를 겪을 수도 있다. 또한, 실내 온도 조건에 대한 노출과 같은 동작 동안의 주변 조건은 필터의 열화를 초래할 수도 있다. 이 경우, 스페이서의 층에 대해 수소화 실리콘을 사용하는 필터의 경우, 수소화 실리콘 층의 일부는 산화물 층(예를 들면, 산화실리콘(SiO), 이산화실리콘(SiO2), 등등)으로 변환하여 혼합된 수소화 실리콘 및 산화물 층을 형성할 수도 있다. 다시 말하면, 수소화 실리콘의 층은 수소화 실리콘의 제1 부분 및 산화물의 제2 부분으로 변경될 수도 있다. 환경 조건의 결과로서 산화물 층으로 변환되는 수소화 실리콘 층의 부분은 대략 0.5㎚보다 더 큰, 대략 1㎚보다 더 큰, 대략 1.5㎚보다 더 큰, 대략 2㎚보다 더 큰, 대략 5㎚보다 더 큰, 또는 등등의 두께와 관련될 수도 있다. 수소화 실리콘 재료(또는 다른 산화 가능한 재료)로부터 산화물 재료로의 층의 화학적 조성에서의 변화에 기초하여 그리고 층의 층 두께가 변하지 않는 것 또는 임계량 미만만큼 변경되는 것에 기초하여, 층의 굴절률은 대략 930㎚에서 대략 3.7로부터 대략 930㎚에서 대략 1.47로 변할 수도 있다. 변화된 굴절률에 기초하여, 층의 소망되는 광학적 두께는 굴절률의 비율만큼 변할 수도 있다. 예를 들면, 소망되는 광학적 두께는, 수소화 실리콘을 사용하여 층이 처음 형성될 때 가졌던 두께의 1.47/3.7 = 40%까지 감소될 수도 있다. 결과적으로, 층의 광학적 두께 및 층의 소망되는 광학적 두께는 불일치할 수도 있으며, 이것은 필터의 중심 파장에서의 시프트를 초래할 수도 있다.
본 명세서에서 설명되는 몇몇 구현예는, 혼합된 스페이서에 대한 제어된 조성을 갖는 다중 스펙트럼 필터 어레이, 예컨대 수소화 실리콘의 퇴적된 층 및 산화물의 퇴적된 층 또는 등등을 제공한다. 이러한 방식으로, 내구성이 있는(즉, 환경적으로 안정한) 다중 스펙트럼 필터 어레이가 센서 엘리먼트 어레이에 대해 제공될 수도 있다. 또한, 다중 스펙트럼 필터 어레이는, 제어되지 않은 조성을 갖는 필터(예를 들면, 혼합된 수소화 실리콘 및 산화물 층으로 산화되는 층 두께 임계치보다 더 작은 수소화 실리콘 층을 갖는 필터)에 비해 감소된 중심 파장 시프트와 관련될 수도 있다. 또한, 다중 스펙트럼 필터 어레이에 대한 스페이서의 층의 최소 두께가 증가될 수도 있어서, 감소된 제조 어려움으로 나타나게 되고 부가 프로세스(예를 들면, 리프트오프 프로세스)를 사용한 제조를 가능하게 한다. 제조의 어려움을 감소시키는 것에 기초하여, 본 명세서에서 설명되는 몇몇 구현예는 다중 스펙트럼 필터 어레이에 대해 증가된 양의 채널을 가능하게 할 수도 있다. 수소화 실리콘의 임계량(예를 들면, 수소화 실리콘의 임계 두께, 수소화 실리콘의 층의 임계량, 등등)을 포함하는 것에 기초하여, 본 명세서에서 설명되는 몇몇 구현예는, 상대적으로 낮은 각도 시프트를 초래할 수도 있는 상대적으로 높은 굴절률과 관련될 수도 있다.
도 1은 본 명세서에서 설명되는 예시적인 구현예(100)의 개략도이다. 도 1에서 도시되는 바와 같이, 다중 스펙트럼 필터(105)(예를 들면, 이진 구조체 광학 필터 어레이)는 제1 미러(110-1), 제2 미러(110-2) 및 스페이서(120)를 포함할 수도 있다.
도 1에 더 도시되는 바와 같이, 제1 미러(110-1) 및 제2 미러(110-2)는 스페이서(120)를 사이에 끼울 수도 있다. 다시 말하면, 스페이서(120)는 제1 미러(110-1) 및 제2 미러(110-2)를 임계 거리만큼 분리할 수도 있고, 및/또는 스페이서(120)의 면(face)은 제1 미러(110-1) 및 제2 미러(110-2)에 의해 둘러싸일 수도 있다. 몇몇 구현예에서, 미러(110)는 특정한 재료와 관련될 수도 있다. 예를 들면, 미러(110)는, 광원으로부터 다중 스펙트럼 필터(105)와 관련되는 센서 엘리먼트를 향해 지향되는 광의 일부를 반사시키기 위해, 금속 미러 층(예를 들면, 실버)의 세트, 유전체 미러 층(예를 들면, 교대하는 수소화 실리콘 층 및 이산화실리콘 층)의 세트, 또는 등등을 포함할 수도 있다. 미러(110)는, 다중 스펙트럼 필터(105)의 각각의 채널과 관련되는 센서 엘리먼트 어레이의 각각의 센서 엘리먼트와 정렬할 수도 있다.
몇몇 구현예에서, 스페이서(120)는 하나 이상의 스페이서 층(130)을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 스페이서(120)는 스페이서 층(130-1 내지 130-5)(예를 들면, 유전체 층)의 세트를 포함할 수도 있다. 몇몇 구현예에서, 하나 이상의 스페이서 층(130)의 두께는, 특정한 파장에 대해 최소 스페이서 두께를 보장하는 것과 관련될 수도 있다. 몇몇 구현예에서, 스페이서(120)는 단일의 캐비티(cavity) 구성과 관련될 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 스페이서(120)는 다중 캐비티 구성과 관련될 수도 있다.
몇몇 구현예에서, 하나 이상의 스페이서 층(130)의 두께는 이진 진행(binary progression)에 기초하여 관련될 수도 있다. 예를 들면, 스페이서 층(130-3)은 스페이서 층(120-2)의 두께의 대략 절반의 두께와 관련될 수도 있고, 스페이서 층(130-4)은 스페이서 층(130-3)의 두께의 대략 절반의 두께와 관련될 수도 있고, 스페이서 층(130-5)은 스페이서 층(130-4)의 두께의 대략 절반의 두께와 관련될 수도 있다.
몇몇 구현예에서, 다중 스펙트럼 필터(105)는 광학 센서 디바이스와 관련되는 기판 상으로 퇴적될 수도 있다. 예를 들면, 미러(110-1)는, 정보(예를 들면, 스펙트럼 데이터)를 캡처하기 위한 센서 엘리먼트의 어레이를 포함하는 기판 상으로 (예를 들면, 퇴적 프로세스 및/또는 포토리소그래피 리프트오프 프로세스를 통해) 퇴적될 수도 있다. 몇몇 구현예에서, 스페이서(120)는 다수의 파장에 관한 정보의 캡처를 허용할 수도 있다. 예를 들면, 제1 센서 엘리먼트(예를 들면, 센서 엘리먼트 어레이의 후면 조명 광학 센서 또는 전면 조명 광학 센서)와 정렬되는 스페이서(120)의 제1 부분이 제1 두께와 관련될 수도 있고, 제2 센서 엘리먼트와 정렬되는 스페이서(120)의 제2 부분이 제2 두께와 관련될 수도 있다. 이 경우, 제1 센서 엘리먼트 및 제2 센서 엘리먼트를 향해 지향되는 광은, 제1 두께에 기초한 제1 센서 엘리먼트에서의 제1 파장 및 제2 두께에 기초한 제2 센서 엘리먼트에서의 제2 파장에 대응할 수도 있다. 이러한 방식으로, 다중 스펙트럼 필터(105)는, 광학 센서 디바이스의 다수의 센서 엘리먼트에 정렬되는, 다수의 두께와 관련되는 다수의 부분과 관련되는 스페이서(예를 들면, 스페이서(120))를 사용하는 광학 센서 디바이스에 의한 다중 스펙트럼 감지를 허용한다.
몇몇 구현예에서, 미러(110)는 보호층과 관련될 수도 있다. 예를 들면, 미러(110-1)의 열화의 가능성을 감소시키고, 그에 의해 다중 스펙트럼 필터(105)를 활용하는 광학 센서 디바이스의 내구성을 향상시키기 위해, 미러(110-1) 상으로(예를 들면, 미러(110-1)와 스페이서(120) 사이에) 보호층이 퇴적될 수도 있다. 몇몇 구현예에서, 미러(110) 및/또는 스페이서(120)는 점점 가늘어지는(tapered) 에지와 관련될 수도 있다. 예를 들면, 미러(110) 및/또는 스페이서(120)의 에지 부분은 점점 가늘어질 수도 있고, 광학 센서를 향해 광을 지향시키는 것과 관련되는 미러(110) 및/또는 스페이서(120)의 다른 부분(예를 들면, 비 에지(non-edge) 부분)을 방해하지 않으면서 에지 부분의 열화의 가능성을 감소시키고, 그에 의해, 다중 스펙트럼 필터(105)를 활용하는 광학 센서 디바이스의 내구성을 향상시키기 위해, 에지 부분 상에 다른 층(예를 들면, 보호층)이 퇴적되는 것을 허용할 수도 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 1은 단지 예로서 제공되는 것에 불과하다. 다른 예도 가능하며 도 1과 관련하여 설명되었던 것과는 상이할 수도 있다.
도 2a 내지 도 2d는 스페이서 층에 대해 수소화 실리콘을 사용하고 고 굴절률/저 굴절률(HL) 쌍의 두 개의 ¼ 파장(quarterwave) 스택을 갖는 패브리 페로 필터에 관한 예의 도면이다.
도 2a에서, 그리고 차트(200)에 의해 도시되는 바와 같이, 필터(210)는 기판, 교대하는 수소화 실리콘("Si_H"로서 나타내어지거나 또는 Si:H로 칭해짐) 층 및 이산화실리콘("SiO2"로 나타내어짐) 층을 포함하는 제1 ¼ 파장 스택, 수소화 실리콘 스페이서, 및 교대하는 수소화 실리콘 층 및 이산화실리콘 층을 포함하는 제2 ¼ 파장 스택을 포함할 수도 있다. 제1 ¼ 파장 스택 및 제2 ¼ 파장 스택의 수소화 실리콘 층 각각은 대략 3.7226의 굴절률, 대략 62.6㎚의 물리적 두께, 및 대략 932㎚의 ¼ 파장 광학적 두께(quarterwave optical thickness)("Q.W.O.T."로 나타내어짐)와 관련될 수도 있다. 층의 ¼ 파장 광학적 두께는, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 층의 물리적인 두께 및 굴절률에 대응한다. 제1 ¼ 파장 스택 및 제2 ¼ 파장 스택의 이산화실리콘 층 각각은, 대략 1.4664의 굴절률, 대략 158.9㎚의 물리적 두께, 및 대략 932㎚의 ¼ 파장 광학적 두께와 관련될 수도 있다. 수소화 실리콘 스페이서 층은, 대략 3.7226의 굴절률, 대략 125.2㎚의 물리적 두께, 및 대략 1864㎚의 ¼ 파장 광학적 두께와 관련된다. 비록 본 명세서에서 수소화 실리콘 스페이서 층으로 설명되지만, 수소화 실리콘 스페이서 층은, 다중 채널을 형성하도록 선택되는 다수의 두께의 수소화 실리콘의 다수의 스페이서 층을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제1 경우에, 수소화 실리콘 스페이서 층은 64 개의 채널을 형성하도록 다수의 층을 사용하여 형성될 수도 있다. 마찬가지로, 제2 경우에, 수소화 실리콘 스페이서 층은 128개의 채널을 형성하도록 다수의 층을 사용하여 형성될 수도 있다.
도 2b에서 도시되는 바와 같이, 차트(220)는 필터(210)의 굴절률 프로파일을 나타낸다. 도시되는 바와 같이, 필터(210)는 제1 ¼ 파장 스택 및 제2 ¼ 파장 스택에 의해 사이에 끼이는 수소화 실리콘 스페이서를 포함한다. 제1 ¼ 파장 스택 및 제2 ¼ 파장 스택의 각각은, HL 쌍의 세트를 형성하는 수소화 실리콘 층 및 이산화실리콘 층의 교대하는 세트를 포함한다.
도 2c 및 도 2d에서 도시되는 바와 같이, 차트(230 및 240)의 세트는, 각각, 필터(210)의 광학적 특성의 세트를 도시한다. 예를 들면, 필터(210)는 대략 932㎚에서 90%보다 더 큰 투과율과 관련된다. 마찬가지로, 필터(210)는 대략 680㎚에서 45%보다 더 큰 투과율과 관련된다. 이 경우에, 필터(210)는 예를 들면, 대략 800㎚ 내지 대략 1100㎚의 파장 범위에 대해 활용될 수도 있다. 하나의 경우에, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 필터(210)는 64 채널 센서 엘리먼트 어레이에 대해 제공될 수도 있고, 대략 1.2㎚의 수소화 실리콘 스페이서의 가장 얇은 층에 대한 두께와 관련될 수도 있다. 마찬가지로, 제2 경우에, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 필터(210)는 128 채널 센서 엘리먼트 어레이에 대해 제공될 수도 있고, 대략 0.6㎚의 수소화 실리콘 스페이서의 가장 얇은 층에 대한 두께와 관련될 수도 있다. 가장 얇은 층의 두께가 임계 층 두께 미만(예를 들면, 대략 5㎚ 미만, 대략 2㎚ 미만, 대략 1.5㎚ 미만, 대략 1㎚ 미만, 대략 0.75㎚ 미만 등)인 것에 기초하여, 수소화 실리콘 스페이서의 하나 이상의 층은 하나 이상의 혼합된 수소화 실리콘 및 산화물 층으로 산화될 수도 있다. 수소화 실리콘만을 사용하려고 의도하는 것에 기초하여 하나 이상의 수소화 실리콘 및 산화물 층의 두께가 선택되는 것에 기초하여, 수소화 실리콘 스페이서는 제어되지 않은 조성물 스페이서 또는 수소화 실리콘만의 스페이서로 지칭될 수도 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 2a 내지 도 2d는 단지 예로서 제공되는 것에 불과하다. 다른 예도 가능하며 도 2a 내지 2d와 관련하여 설명되었던 것과는 상이할 수도 있다.
도 3a 내지 도 3d는, 도 2a 내지 도 2d와 관련하여 설명되는, 수소화 실리콘만을 스페이서(즉, 제어되지 않은 조성물 스페이서)로서 사용하는 패브리 페로 필터, 예컨대 필터(210)의 광학적 특성의 도면이다.
도 3a에서, 그리고 차트(300)에 의해 도시되는 바와 같이, 이론적인 경우의 필터 응답이 필터(210)를 사용하여 64 채널 필터 어레이에 대해 제공된다. 이론적인 필터 응답은 필터(210)의 수소화 실리콘 스페이서의 산화가 없는 경우에 대해 결정된다. 이 경우, 필터(210)는, 대략 800㎚ 내지 대략 1100㎚의 파장 범위를 커버하는 64 개의 대략 균일하게 이격된 채널의 세트를 제공하는데, 채널의 세트는 대략 80% 내지 대략 100%의 투과율과 관련된다.
도 3b에서, 그리고 차트(310)에 의해 도시되는 바와 같이, 필터(210)의 스페이서의 층의 표면 및 얇은 층(예를 들면, 임계 두께 미만의 층)의 산화(예를 들면, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 대기(atmosphere), 패턴화 프로세스, 세정 프로세스, 등등에 대한 노출 동안 발생하는 산화)에 기초하여 필터(210)를 사용하는 64 채널 필터 어레이에 대해 산화된 경우의 필터 응답이 제공된다. 이 경우, 산화는, 예를 들면, 필터(210)의 스페이서의 마지막 세 개의 층(예를 들면, 대략 4.8㎚의 두께까지의 가장 얇은 세 개의 층) 상에서 야기되는데, 이들은 산화되어 혼합된 수소화 실리콘/이산화실리콘 층을 형성한다. 결과적으로, 필터(210)는 64개의 채널의 세트를 제공하는데, 채널의 그룹은 상대적으로 유사한 파장과 관련된다. 예를 들면, 스페이서의 마지막 세 개의 층의 물리적 두께에 대한 변경 없이 필터(210)의 스페이서의 마지막 세 개의 층의 굴절률 및 조성을 변경하는 산화의 결과로서, 8 개의 채널의 제1 그룹은 대략 810㎚의 파장과 관련되고, 채널의 제2 그룹은 대략 845㎚의 파장과 관련되고, 채널의 제3 그룹은 대략 875㎚의 파장과 관련되고, 등등이다.
도 3c에서 그리고 차트(320)에 의해, 그리고 도 3d에서, 그리고 차트(330)에 의해 도시되는 바와 같이, 각각의 채널에 대한 도 3a의 이론적인 경우에서의 필터(210)의 필터 응답과 도 3b의 산화된 경우에서의 필터 응답 사이의 비교가 제공된다. 도 3c에서 도시되는 바와 같이, 이론적인 경우에서의 중심 파장(CWL로 나타내어짐)의 균일하게 이격된 세트보다는, 산화된 경우에서의 필터 응답이 상대적으로 유사한 중심 파장의 그룹화로 나타난다(예를 들면, 8 개의 채널의 그룹 각각은, 그룹 내의 각각의 다른 채널의 대략 2㎚ 내에서 중심 파장을 가짐). 예를 들면, 도 3d에서 도시되는 바와 같이, 이론적인 경우에, 임의의 특정한 채널의 중심 파장은, 인접한 채널의 인접한 중심 파장으로부터 대략 5㎚만큼 이격된다. 다시 말하면, 예를 들면, 채널 16은 채널 15보다 5㎚ 더 높고 채널 17보다 5㎚ 더 낮은 중심 파장과 관련된다. 대조적으로, 산화된 경우, 채널의 그룹 내의 채널은, 상대적으로 낮은 채널 간격과 관련되고, 각각의 그룹은 상대적으로 높은 채널 간격과 관련된다. 다시 말하면, 예를 들면, 채널 6과 7은 공통 채널 그룹 내에 있고 채널 7은 채널 6보다 1㎚ 더 높은 중심 파장과 관련된다; 그러나, 채널 7 및 8은 상이한 채널 그룹과 관련되고, 채널 7은 채널 8보다 대략 32㎚ 더 낮은 중심 파장과 관련된다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 3a 내지 도 3d는 단지 예로서 제공되는 것에 불과하다. 다른 예도 가능하며 도 3a 내지 3d와 관련하여 설명되었던 것과는 상이할 수도 있다.
도 4a 내지 도 4e는 혼합된 스페이서 층의 하나 이상의 퇴적 층에 대해 산화물 기반의 재료를 사용하는 혼합된 스페이서 층을 사용하는 필터에 관한 예의 도면이다.
도 4a에서, 그리고 차트(400)에 의해 도시되는 바와 같이, 필터(410)(예를 들면, 다중 스펙트럼 감지를 위한 광학 필터)는 제1 미러, 스페이서의 층의 세트, 및 제2 미러를 포함할 수도 있다. 제1 미러 및 제2 미러는 ¼ 파장 스택 미러, 금속 미러, 또는 등등일 수도 있다. 스페이서의 층은 코팅 작업(코팅 작업 1, 2, 3, ...으로 식별됨)의 세트를 사용하여 퇴적된다. 수소화 실리콘(예를 들면, 이것은 대략 800㎚ 내지 대략 1100㎚의 스펙트럼 범위에서 임계 굴절률보다 더 큰, 예를 들면, 2.0보다 더 큰, 2.5보다 더 큰, 3.0보다 더 큰, 3.5보다 더 큰, 3.6보다 더 큰, 또는 등등의 굴절률과 관련될 수도 있음) 또는 다른 재료(예를 들면, 다른 산화 가능한 재료)가 스페이서의 하나 이상의 층에 대해 선택될 수도 있다. 수소화 실리콘에 대한 층 두께 임계치 미만의, 예컨대 대략 5㎚ 미만의 층 두께와 관련되는 것으로 결정되는 하나 이상의 층에 대해 산화물이 사용될 수도 있다. 다시 말하면, (예를 들면, 필터(410)를 포함하는 광학 디바이스에 의해 커버될 스펙트럼 범위에서 수소화 실리콘의 굴절률에 기초하여) 수소화 실리콘을 사용하여 퇴적될 층의 임계치 미만의 두께와 어떤 층이 관련되는 경우, 그 층은 (예를 들면, 산화물 재료의 굴절률에 기초하여 선택되는) 다른 두께를 갖는 산화물 재료로부터 퇴적될 수도 있는데, 이러한 다른 두께는 몇몇 구현예에서 두께 임계치보다 더 클 수도 있다. 몇몇 구현예에서, 산화물 재료는 두께 임계치보다 더 작은 두께와 관련될 수도 있다.
다른 예에서, 대략 10㎚ 미만, 대략 2.5㎚ 미만, 대략 2㎚ 미만, 대략 1.5㎚ 미만, 대략 1㎚ 미만, 대략 0.75㎚ 미만, 또는 등등과 같은 다른 임계 층 두께가 활용될 수도 있다. 이 경우, 제1 층(코팅 작업 1로 식별됨)은, 임계 층 두께를 초과하는 대략 92.633㎚의 수소화 실리콘에 대한 층 두께와 관련되며, 따라서, 수소화 실리콘을 사용하여 퇴적된다. 마찬가지로, 제4 층은, 임계 층 두께를 초과하는 대략 9.617㎚의 수소화 실리콘에 대한 층 두께와 관련되며, 따라서 수소화 실리콘을 사용하여 퇴적된다. 대조적으로, 제5 층은, 임계 층 두께를 초과하지 않는 대략 4.809㎚의 수소화 실리콘에 대한 층 두께와 관련된다. 이 경우, 수소화 실리콘보다는, 니오븀 티타늄 산화물(NbTiOx)이 (예를 들면, 니오븀 티타늄 산화물의 굴절률에 기초하여) 대략 11.800㎚의 층 두께를 가지고 퇴적된다.
다른 예에서, 이산화실리콘(SiO2), 오산화니오븀(Nb2O5), 오산화탄탈(Ta2O5), 이산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화이트륨(Y2O3), 이산화하프늄(HfO2), 또는 등등과 같은 다른 산화물 재료가 활용될 수도 있다; 질화 실리콘(Si3N4)과 같은 질화물 재료가 사용될 수도 있다; 불화 마그네슘(MgF)과 같은 불화물 재료가 사용될 수도 있다; 황화 아연(ZnS)과 같은 황화물 재료가 사용될 수도 있다; 셀렌화 아연(ZnSe)과 같은 셀렌화물(selenide) 재료가 사용될 수도 있다; 이들의 조합물; 또는 등등. 니오븀 티타늄 산화물이 수소화 실리콘과는 상이한 굴절률과 관련되는 것에 기초하여, 니오븀 티타늄 산화물을 사용하여 제5 층을 퇴적시키도록 상이한 층 두께가 선택된다. 예를 들면, 니오븀 티타늄 산화물의 굴절률 및 제5 층과 관련되는 채널에 대한 중심 파장에 기초하여, 스페이서의 제5 층에 대해 대략 11.800㎚의 층 두께가 선택된다. 마찬가지로, 제6 층 및 제7 층은, 임계 층 두께를 초과하지 않는 대략 2.404㎚ 및 대략 1.202㎚의 수소화 실리콘에 대한 층 두께와 각각 관련된다. 이 경우, 제6 층 및 제7 층은, 제6 층 및 제7 층과 관련되는 채널에 대한 중심 파장 및 니오븀 티타늄 산화물의 굴절률에 기초하여, 각각, 대략 5.900㎚ 및 대략 2.950㎚의 층 두께를 가지고 니오븀 티타늄 산화물을 사용하여 퇴적된다. 몇몇 구현예에서, 필터(410)는, 예컨대 8 채널, 16 채널, 32 채널, 64 채널, 128 채널, 256 채널, 또는 등등보다 더 큰 또는 동일한, 스페이서의 층에 의해 형성되는 채널의 임계량과 관련될 수도 있다.
스페이서에 대한 제2 재료(예를 들면, 제1 재료는, 예를 들면, 수소화 실리콘임)의 두께와 관련하여, 두께는 분산 값(dispersion value)에 기초한 예상된 두께와는 상이하다. 예를 들면, 대략 930㎚에서, 수소화 실리콘은 제7 층에 대해 대략 3.7225의 굴절률 및 1.202의 스페이서 두께와 관련되어, 3.7225 * 1.202 = 4.474㎚의 광학적 두께로 나타나는데, 이것은 수소화 실리콘 층의 광학적 두께를 나타낸다. 수소화 실리콘 층을 대체하기 위한 니오븀 티타늄 산화물 층의 이론적 물리적 두께는 4.474㎚/2.323㎚ = 1.926㎚로 결정될 수 있는데, 여기서 2.323㎚은 대략 930㎚에서의 니오븀 티타늄 산화물의 대략적인 굴절률을 나타낸다. 이 경우 1.926㎚은 분산에 기초하여 결정되는 물리적 두께인 2.950㎚보다 더 작다. 이 차이는, 수소화 실리콘과 예를 들면, 니오븀 티타늄 산화물 사이의 인터페이스에서의 위상 이동의 결과이다. 따라서, 테스팅에 기초하여, 니오븀 티타늄 산화물은 수소화 실리콘에 비해 층 두께를 250%만큼 증가시키도록 결정된다. 이러한 방식으로, 제어된 조성물을 사용하는 혼합된 스페이서 기반의 필터(예를 들면, 필터(410))의 제조 가능성은, 필터의 가장 얇은 층의 두께를 증가시키는 것에 기초하여 그리고 부가 프로세스를 사용한 필터 어레이의 제조를 가능하게 하는 것에 기초하여, 제어되지 않은 조성물을 사용하는 다른 필터(예를 들면, 필터(210))에 비해 향상된다.
도 4b에서, 그리고 차트(420)에 의해 도시되는 바와 같이, 필터 응답이 필터(410)를 사용하여 64 채널 필터 어레이에 대해 제공된다. 이 경우, 산화물 층 및 수소화 실리콘 층을 갖는 혼합된 스페이서 층을 활용하는 것에 기초하여, 필터(410)는 대략 800㎚ 내지 대략 1100㎚의 파장 범위를 커버하는 64 개의 대략적으로 균일하게 이격된 채널의 세트를 제공하는데, 채널의 세트는 대략 80%와 대략 100% 사이의 투과율과 관련된다. 임계 층 두께 미만의 수소화 실리콘 층 대신 산화물 층의 사용은 산화를 방지하는데, 이것은 도 3b에서 도시되는 채널의 그룹화를 방지한다. 이러한 방식으로, 혼합된 스페이서의 활용은 다중 스펙트럼 필터의 필터 성능을 향상시키고, 모든 수소화 실리콘 스페이서 기반의 설계에 비해 필터(410)를 포함하는 광학 디바이스의 광학적 성능을 향상시킨다.
도 4c에서, 그리고 차트(430)에 의해; 도 4d에서, 그리고 차트(440)에 의해; 그리고 도 4e에서, 그리고 차트(450)에 의해 도시되는 바와 같이, 필터(410)는 필터(410)의 채널의 중심 파장의 상대적으로 균일한 간격(예를 들면, 각각의 채널에 대한 임계 분리 미만의, 예컨대 대략 10㎚ 미만의, 대략 6㎚ 미만의, 대략 5㎚ 미만의, 또는 등등의 편차와 관련되는 중심 파장 간격)을 초래한다. 예를 들면, 차트(430)에 의해 도시되는 바와 같이, 필터(410)에 대한 중심 파장은, 채널 인덱스 번호 0에서의 800㎚의 중심 파장으로부터 채널 인덱스 번호 63에 대한 1100㎚의 중심 파장까지 필터(210)에 대한 이론적인 경우에 대응한다. 마찬가지로, 차트(440)에 의해 도시되는 바와 같이, 차트(450)에 의한 더욱 세부적인 스케일에서, 필터(210)에 대한 이론적인 경우는, 대략 4.5㎚와 대략 5㎚ 사이의 채널 간격과 관련된다. 대조적으로, 도 3d의 차트(330)로 돌아가면, 산화된 경우에, 필터(210)는 (예를 들면, 채널 그룹의 인접한 채널에 대한) 대략 0.5㎚와 (예를 들면, 상이한 채널 그룹의 인접한 채널에 대한) 대략 35㎚ 사이의 채널 간격과 관련된다. 차트(440 및 450)로 돌아가면, 실제 경우의 필터(410)는 대략 4㎚와 대략 6㎚ 사이의 채널 간격과 관련된다. 이러한 방식으로, 채널 간격의 균일성에서의 향상은, 필터(210)에 비해 필터(410)에 의해 달성된다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 4a 내지 도 4e는 단지 예로서 제공되는 것에 불과하다. 다른 예도 가능하며 도 4a 내지 4e와 관련하여 설명되었던 것과는 상이할 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는 혼합된 스페이서의 하나 이상의 광학 필터 층에 대해 산화물 기반의 재료를 사용하는 혼합된 스페이서를 갖는 필터에 관한 도면이다.
도 5a에서, 그리고 차트(500)에 의해; 그리고 도 5b에서, 그리고 차트(510)에 의해 도시되는 바와 같이, 광의 파장의 세트에서 스페이서 재료의 세트에 대해 굴절률이 제공된다. 예를 들면, 차트(500)에서 도시되는 바와 같이, 대략 800㎚에서의 수소화 실리콘의 굴절률은 대략 3.852이고, 대략 930㎚에서 대략 3.7225이고, 1100㎚에서 대략 3.639이다. 마찬가지로, 니오븀 티타늄 산화물 및 이산화실리콘의 경우, 대략 800에서의 각각의 굴절률은 대략 2.342 및 대략 1.469이고, 대략 930㎚에서 대략 2.323 및 대략 1.466이고, 1100㎚에서 대략 2.308 및 대략 1.464이다.
차트(510)에서 도시되는 바와 같이, 파장에서의 변화에 대한 굴절률의 변화는, 수소화 실리콘에 비해, 니오븀 티타늄 산화물 및 이산화실리콘에 대해 상이하다. 예를 들면, 수소화 실리콘은, 대략 800㎚로부터 대략 930㎚ 및 대략 1100㎚까지의 파장에서의 변화에서, 각각, 대략 3.4% 및 대략 5.5%의 굴절률 감소와 관련된다. 대조적으로, 니오븀 티타늄 산화물은, 대략 0.8% 및 대략 1.5%의 감소와 관련되며, 이산화실리콘은 대략 0.2% 및 대략 0.3%의 감소와 관련된다. 이 경우, 수소화 실리콘의 굴절률에서의 변화와 니오븀 티타늄 산화물의 굴절률에서의 변화 사이의 불일치의 결과는, 채널 간격의 균일성에 대한 변화이다. 예를 들면, 차트(450)로 돌아가면, 필터(410)에 대한 채널 간격은 필터(210)에 대한 이론적인 채널 간격에 비해 선형성의 편차를 나타낸다. 선형성의 이 편차는 임계치 편차보다 더 작다. 예를 들면, 필터(410)는 임계 채널 분리 미만의(예를 들면, 대략 6㎚ 미만의) 채널 분리와 관련된다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 5a 및 도 5b는 단지 예로서 제공되는 것에 불과하다. 다른 예도 가능하며 도 5a 및 5b와 관련하여 설명되었던 것과는 상이할 수도 있다.
도 6a 내지 도 6d는 혼합된 스페이서의 하나 이상의 광학 필터 층에 대해 산화물 기반의 재료를 사용하는 혼합된 스페이서를 갖는 필터에 관한 도면이다.
도 6a에서, 그리고 차트(600)에 의해 도시되는 바와 같이, 필터(610)(예를 들면, 다중 스펙트럼 감지를 위한 광학 필터)는 제1 미러, 스페이서의 층의 세트, 및 제2 미러를 포함할 수도 있다. 제1 미러 및 제2 미러는 ¼ 파장 스택 미러, 금속 미러, 또는 등등일 수도 있다. 스페이서의 층은 코팅 작업(코팅 작업 1, 2, 3, ...으로 식별됨)의 세트를 사용하여 퇴적된다. 수소화 실리콘(예를 들면, 이것은 대략 800㎚와 대략 1100㎚ 사이의 스펙트럼 범위에서 임계 굴절률보다 더 큰, 예를 들면, 2.0보다 더 큰, 2.5보다 더 큰, 3.0보다 더 큰, 3.5보다 더 큰, 3.6보다 더 큰, 또는 등등의 굴절률과 관련될 수도 있음) 또는 다른 재료(예를 들면, 다른 산화 가능한 재료)가 스페이서의 하나 이상의 층에 대해 선택될 수도 있다. 수소화 실리콘에 대한 층 두께 임계치 미만의, 예컨대 대략 5㎚ 미만의 층 두께와 관련되는 것으로 결정되는 하나 이상의 층에 대해 산화물(예를 들면, 이산화실리콘(SiO2))이 사용될 수도 있다. 이 경우, 제1 층(코팅 작업 1로 식별됨)은, 임계 층 두께를 초과하는 대략 92.633㎚의 수소화 실리콘에 대한 층 두께와 관련되며, 따라서, 수소화 실리콘을 사용하여 퇴적된다. 마찬가지로, 제4 층은, 임계 층 두께를 초과하는 대략 9.617㎚의 수소화 실리콘에 대한 층 두께와 관련되며, 따라서 수소화 실리콘을 사용하여 퇴적된다. 대조적으로, 제5 층은, 임계 층 두께를 초과하지 않는 대략 4.809㎚의 수소화 실리콘에 대한 층 두께와 관련된다. 이 경우, 이산화실리콘(SiO2)은, 수소화 실리콘보다는, (예를 들면, 이산화실리콘 산화물의 굴절률에 기초하여) 대략 30.400㎚의 층 두께를 가지고 퇴적된다.
이산화실리콘이 수소화 실리콘과는 상이한 굴절률과 관련되는 것에 기초하여, 이산화실리콘을 사용하여 제5 층을 퇴적하도록 상이한 층 두께가 선택된다. 예를 들면, 이산화실리콘의 굴절률 및 제5 층과 관련되는 채널에 대한 중심 파장에 기초하여, 스페이서의 제5 층에 대해 대략 30.4㎚의 층 두께가 선택된다. 마찬가지로, 제6 층 및 제7 층은, 임계 층 두께를 초과하지 않는 대략 2.404㎚ 및 대략 1.202㎚의 수소화 실리콘에 대한 층 두께와 각각 관련된다. 이 경우, 제6 층 및 제7 층은, 제6 층 및 제7 층과 관련되는 채널에 대한 중심 파장 및 이산화실리콘의 굴절률에 기초하여, 각각, 대략 15.2㎚ 및 대략 7.6㎚의 층 두께를 갖는 이산화실리콘을 사용하여 퇴적된다. 몇몇 구현예에서, 필터(610)는, 예컨대 8 채널, 16 채널, 32 채널, 64 채널, 128 채널, 256 채널, 또는 등등보다 더 큰 또는 동일한, 스페이서의 층에 의해 형성되는 채널의 임계량과 관련될 수도 있다.
도 6b에서, 그리고 차트(620)에 의해 도시되는 바와 같이, 필터 응답이 필터(610)를 사용하여 63 채널 필터 어레이에 대해 제공된다. 이 경우, 산화물 층 및 수소화 실리콘 층을 갖는 혼합된 스페이서 층을 활용하는 것에 기초하여, 필터(610)는 대략 800㎚ 내지 대략 1100㎚의 파장 범위를 커버하는 63 개의 대략적으로 균일하게 이격된 채널의 세트를 제공하는데, 채널의 세트는 대략 60%와 대략 95% 사이의 투과율과 관련된다. 임계 층 두께 미만의 수소화 실리콘 층 대신 산화물 층의 사용은 산화를 방지하는데, 이것은, 예를 들면, 도 3b에서 도시되는 채널의 그룹화를 방지한다. 이러한 방식으로, 혼합된 스페이서의 활용은 다중 스펙트럼 필터의 필터 성능을 향상시키고, 모든 수소화 실리콘 스페이서 기반의 설계에 비해 필터(610)를 포함하는 광학 디바이스의 광학적 성능을 향상시킨다.
도 6c에서, 그리고 차트(630)에 의해; 도 6d에서, 그리고 차트(640)에 의해 도시되는 바와 같이, 필터(610)는 필터(610)의 채널의 중심 파장의 상대적으로 균일한 간격(예를 들면, 각각의 채널에 대한 임계 분리 미만의, 예컨대 대략 10㎚ 미만의, 대략 6㎚ 미만의, 대략 5㎚ 미만의, 또는 등등의 편차와 관련되는 중심 파장 간격)을 초래한다. 예를 들면, 차트(630)에 의해 도시되는 바와 같이, 필터(610)에 대한 중심 파장은, 채널 인덱스 번호 0에서의 800㎚의 중심 파장으로부터 채널 인덱스 번호 63에 대한 1100㎚의 중심 파장까지 필터(210)에 대한 이론적인 경우에 대응한다. 차트(640)에 의해 도시되는 바와 같이, 필터(610)는, 수소화 실리콘과 이산화실리콘 사이의 분산 불일치에 기초하여 채널의 특정한 세트(예를 들면, 채널 번호 7 및 8)가 공통 중심 파장과 관련되는 것에 기초하여 63개의 채널과 관련된다. 마찬가지로, 차트(640)에 의해 도시되는 바와 같이, 산화된 경우, 필터(210)가 (예를 들면, 채널 그룹의 인접한 채널에 대한) 대략 0.5㎚와 (예를 들면, 상이한 채널 그룹의 인접한 채널에 대한) 대략 35㎚ 사이의 채널 간격과 관련되는 도 3d의 차트(330)와는 대조적으로, 실제 경우에서의 필터(610)의 경우, 대략 0㎚와 대략 7㎚ 사이의, 대략 4㎚와 대략 7㎚ 사이의, 대략 4.5㎚와 대략 5.0㎚ 사이의, 또는 등등의 채널 간격이 달성된다. 이러한 방식으로, 채널 간격의 균일성에서의 향상이, 필터(210)에 비해 필터(610)에 의해 달성된다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 6a 내지 도 6d는 단지 예로서 제공되는 것에 불과하다. 다른 예도 가능하며 도 6a 내지 6d와 관련하여 설명되었던 것과는 상이할 수도 있다.
전술한 개시는 예시 및 설명을 제공하지만, 그러나 총망라하도록 또는 구현예를 개시되는 정확한 형태로 제한하도록 의도되지는 않는다. 수정예 및 변형예가 상기 개시를 고려하여 가능하거나 또는 구현예의 실시로부터 획득될 수도 있다.
몇몇 구현예가 임계치와 연계하여 본 명세서에서 설명된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 임계치를 충족하는 것은, 임계치보다 더 큰, 임계치보다 더 많은, 임계치보다 더 높은, 임계치보다 더 크거나 같은, 임계치보다 더 적은(less), 임계치보다 더 적은(fewer), 임계치보다 더 낮은, 임계치보다 더 적거나 같은, 임계치와 동일한, 등등의 값을 가리킬 수도 있다.
비록 피쳐의 특정한 조합이 청구범위에서 기재되고/되거나 본 명세서에서 개시되더라도, 이들 조합은 가능한 구현예의 개시를 제한하도록 의도되지는 않는다. 사실, 이들 피쳐 중 많은 것은, 청구범위에서 구체적으로 기재되지 않고/않거나 명세서에 구체적으로 개시되지 않는 방식으로 결합될 수도 있다. 비록 하기에서 열거되는 각각의 종속 청구항이 단지 하나의 청구항에만 직접적으로 의존할 수도 있지만, 가능한 구현예의 개시는, 청구항 세트의 모든 다른 청구항과 조합하여 각각의 종속 청구항을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 어떠한 엘리먼트, 액트, 또는 명령어도, 크리티컬한 것으로 또는 필수적인 것으로 명시적으로 설명되지 않는 한, 그와 같이 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 부정관사 "한(a)" 및 "한(an)"은, 하나 이상의 아이템을 포함하도록 의도되며, "하나 이상"과 상호 교환적으로 사용될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "세트"는 하나 이상의 아이템(예를 들면, 관련된 아이템, 관련되지 않는 아이템, 관련 아이템, 및 관련되지 않는 아이템의 조합 등)을 포함하도록 의도되며, "하나 이상"과 상호 교환적으로 사용될 수도 있다. 단지 하나의 아이템이 의도되는 경우, 용어 "하나(one)" 또는 유사한 언어가 사용된다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "구비한다(has)", "구비한다(have)", "구비하는(having)", 및/또는 등등은 확장 가능한(open-ended) 용어인 것으로 의도된다. 또한, 어구 "~에 기초하여"는, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, "~에 적어도 부분적으로 기초하여"를 의미하도록 의도된다.
Claims (20)
- 광학 필터로서,
제1 미러;
제2 미러; 및
상기 제1 미러와 상기 제2 미러 사이에 배치되는 스페이서 층 구조체(spacer layer structure)를 포함하되,
상기 스페이서 층 구조체는,
제1 층 세트 및 제2 층 세트를 포함하며,
상기 제1 층 세트의 각각의 층은, 제1 굴절률 및 층 두께 임계치보다 더 큰 두께와 관련되는 제1 재료이고,
상기 제2 층 세트 각각의 층은, 제2 굴절률과 관련되는 제2 재료이며,
상기 제2 세트의 각각의 층은, 상기 제1 재료의 대응하는 층을 대체하기 위해 선택되고,
상기 대응하는 층은 상기 층 두께 임계치보다 더 작은 두께와 관련되는, 광학 필터. - 제1항에 있어서, 상기 제1 재료는 수소화 실리콘(hydrogenated silicon)인, 광학 필터.
- 제1항에 있어서, 제1 굴절률은, 대략 800 나노미터(㎚)에서,
2.0 굴절률,
2.5 굴절률,
3.0 굴절률,
3.5 굴절률,
3.6 굴절률, 또는
3.8 굴절률
중 적어도 하나보다 더 큰, 광학 필터. - 제1항에 있어서, 상기 제1 재료는 산화 가능한 재료인, 광학 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 재료는 산화물 재료를 포함하되,
상기 산화물 재료는,
니오븀 티타늄 산화물(NbTiOx),
이산화실리콘(SiO2),
산화알루미늄(Al2O3),
이산화티타늄(TiO2),
오산화니오븀(Nb2O5),
오산화탄탈(Ta2O5),
산화지르코늄(ZrO2),
산화이트륨(Y2O3),
이산화하프늄(HfO2), 또는
이들의 조합물
중 적어도 하나를 포함하는, 광학 필터. - 제1항에 있어서, 상기 제2 재료는,
질화물 재료,
불화물 재료,
황화물 재료, 또는
셀렌화물 재료
중 적어도 하나를 포함하는, 광학 필터. - 제1항에 있어서, 상기 제2 굴절률은 상기 제1 굴절률보다 더 작은, 광학 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 층 세트의 층의 두께는 상기 제2 굴절률에 기초하여 선택되는, 광학 필터.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 층 세트는, 임계 채널 분리보다 더 작은 채널 분리와 각각 관련되는 복수의 채널을 형성하는, 광학 필터.
- 제9항에 있어서, 상기 임계 채널 분리는,
대략 30 나노미터(㎚),
대략 15㎚,
대략 10㎚,
대략 7㎚,
대략 6㎚, 또는
대략 5㎚
중 하나인, 광학 필터. - 제1항에 있어서, 상기 층 두께 임계치는,
대략 10㎚,
대략 5㎚,
대략 2.5㎚
대략 2㎚,
대략 1.5㎚,
대략 1㎚, 또는
대략 0.75㎚
중 하나인, 광학 필터. - 제1항에 있어서, 상기 제1 미러 및 상기 제2 미러 각각은,
금속 미러, 또는
유전체 미러
중 하나를 포함하는, 광학 필터. - 다중 스펙트럼 필터로서,
센서 엘리먼트의 세트와 관련되는 기판 상에 퇴적되며 광원으로부터의 광을 부분적으로 반사시키기 위한 제1 미러,
상기 광원으로부터의 광을 부분적으로 반사시키기 위한 제2 미러,
상기 제1 미러와 상기 제2 미러 사이에 배치되며 센서 엘리먼트의 상기 세트에 대응하는 복수의 채널과 관련되는 복수의 층을 포함하는 스페이서를 포함하고,
상기 복수의 층 중 제1의 하나 이상의 층은, 제1 굴절률을 갖는 수소화 실리콘이고,
상기 제1의 하나 이상의 층의 각각은, 층 두께 임계치보다 더 큰 두께와 관련되고,
상기 복수의 층 중 제2의 하나 이상의 층은, 제2 굴절률을 갖는 재료와 관련되는, 다중 스펙트럼 필터. - 제13항에 있어서, 상기 제1의 하나 이상의 층은 수소화 실리콘과 관련되고, 상기 제2의 하나 이상의 층은 니오븀 티타늄 산화물 또는 이산화실리콘 중 적어도 하나와 관련되는, 다중 스펙트럼 필터.
- 제13항에 있어서, 상기 복수의 층은 리프트오프(lift-off) 프로세스를 사용하여 퇴적되는, 다중 스펙트럼 필터.
- 제13항에 있어서, 상기 복수의 층은 상기 광원으로부터의 광의 일부분을 통과시키는 것과 관련되고,
상기 광의 상기 일부분은 대략 800 나노미터(㎚) 내지 대략 1100㎚의 스펙트럼 범위와 관련되는, 다중 스펙트럼 필터. - 제13항에 있어서, 상기 복수의 채널의 양(quantity)이 채널 양 임계치(channel quantity threshold)보다 크거나 같고,
상기 채널 양 임계치는,
8 채널,
16 채널,
32 채널,
64개 채널 또는
128 채널
중 하나인, 다중 스펙트럼 필터. - 광학 필터로서,
기판; 및
상기 기판 상에 배치되는 광학 필터 층의 세트를 포함하되,
상기 광학 필터 층의 세트는 제1 굴절률과 관련되는 광학 필터 층의 제1 서브세트를 포함하고,
상기 광학 필터 층의 세트는 상기 제1 굴절률보다 더 작은 제2 굴절률과 관련되는 광학 필터 층의 제2 서브세트를 포함하며,
상기 광학 필터 층의 세트는 복수의 채널을 형성하고,
각각의 채널은 대응하는 중심 파장에서 광을 통과시키는 것과 관련되며,
각각의 중심 파장은 임계 채널 분리보다 더 작게 인접한 중심 파장으로부터 분리되는, 광학 필터. - 제18항에 있어서,
상기 광학 필터 층의 제1 서브세트 및 상기 광학 필터 층의 제2 서브세트를 적어도 부분적으로 둘러싸기 위한 제1 미러 및 제2 미러를 더 포함하는, 광학 필터. - 제18항에 있어서, 상기 광학 필터는 대략 930 나노미터(㎚)에서 80%보다 더 높은 투과율과 관련되는, 광학 필터.
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