TWI840044B - 窄帶通濾光元件 - Google Patents
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Abstract
一種窄帶通濾光元件包含一基板以及分別形成在基板的相對兩表面上的一帶通濾光結構和一抗反射結構。帶通濾光結構包含多個鈮鈦氧化物層、折射率高於鈮鈦氧化物層的多個第一材料層以及折射率低於鈮鈦氧化物層的多個第二材料層。這些鈮鈦氧化物層、第一材料層和第二材料層沿基板的法線堆疊。藉此，符合窄通帶的特定波段的光線可通過窄帶通濾光元件。
Description
本發明涉及一種光學元件，特別是指一種窄帶通濾光元件。
現有帶通濾光元件的常見製程之一是利用傳統濺鍍機來形成二元化合物(binary compound)的膜層，因此不僅材料的可調性較低，系統耗能較大，元件的膜層數較多、總厚度較厚，而且矽與氫氣作用時也會有折射率不穩定的問題。
相關專利文獻有US20190146131A1和TWM587754U。
為此，本發明的目的是提供一種窄帶通濾光元件及電子裝置，可讓符合窄通帶的特定波段的光線通過窄帶通濾光元件。
本發明根據一實施例提供一種窄帶通濾光元件，其包含：一基板，具有一第一表面和相對於該第一表面的一第二表面；一帶通濾光結構，形成在該第一表面上且包含多個鈮鈦氧化物層、折射率高於該鈮鈦氧化物層的多個第一材料層以及折射率低於各該鈮鈦氧化物層的多個第二材料層，該多個鈮鈦氧化物層、該多個第一材料層和該多個第二材料層沿該基板的法線堆疊；以及一抗反射結構，形成在該第二表面上。
可選擇的是，該抗反射結構包含多個第三材料層和多個第四材料層，該多個第三材料層和該多個第四材料層沿該法線交錯堆疊，各該第三材料層的折射率大於各該第四材料層的折射率。
可選擇的是，該鈮鈦氧化物層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率為2.5。
可選擇的是，該鈮鈦氧化物層的消光係數為
。
可選擇的是，該第一材料層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率(n=)為3.3或3.6。
可選擇的是，該第一材料層的消光係數為
(n=3.3)，或為
(n=3.6)。
可選擇的是，該第三材料層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率(n=)為3.3或3.6。
可選擇的是，該第三材料層的消光係數約為
可選擇的是，該窄帶通濾光元件的帶寬為60 nm。
本發明還根據一實施例提供一種具有上述帶通濾光元件的電子裝置。
在本發明中，可選擇透過感應耦合電漿式(Inductively Coupled Plasma，ICP)電漿濺鍍法來實現上述窄帶通濾光元件的製程。
本發明所提供的一種窄帶通濾光元件包含：一基板，具有一第一表面和相對於第一表面的一第二表面；一帶通濾光結構，形成在第一表面上且包含多個鈮鈦氧化物層、折射率高於鈮鈦氧化物層的多個第一材料層以及折射率低於鈮鈦氧化物層的多個第二材料層，這些鈮鈦氧化物層、第一材料層和第二材料層沿基板的法線堆疊；以及一抗反射結構，形成在第二表面上。
帶通濾光結構的膜層數大於抗反射結構的膜層數。可選擇的是，帶通濾光結構的膜層數為抗反射結構的膜層數的1.7~6倍。
可選擇的是，帶通濾光結構包含相堆疊的多個膜層組，這些膜層組包含多個第一膜層組和多個第二膜層組，各第一膜層組由一個第一材料層和一個第二材料層構成，各第二膜層組由一個第一材料層和一個鈮鈦氧化物層構成。
可選擇的是，帶通濾光結構的的諸多膜層組中更包含一個第三膜層組，此第三膜層組由一個鈮鈦氧化物層和一個第二材料層構成，且位於相鄰兩個第一膜層組之間。
可選擇的是，至少其中二個第一膜層組連續堆疊。或者，至少其中二個第二膜層組連續堆疊。或者，至少其中二個第一膜層組連續堆疊，及至少其中二個第二膜層組連續堆疊。
可選擇的是，在帶通濾光結構中最靠近第一表面的膜層組和最遠離第一表面的膜層組皆為第一膜層組。
可選擇的是，帶通濾光結構中最靠近第一表面的膜層是第一材料層。
可選擇的是，帶通濾光結構中最遠離第一表面的膜層是第二材料層。
可選擇的是，帶通濾光結構中最靠近第一表面的膜層的厚度小於帶通濾光結構中其餘各膜層的厚度。或者，帶通濾光結構中最遠離第一表面的膜層的厚度小於帶通濾光結構中其餘各膜層的厚度。
可選擇的是，帶通濾光結構中厚度最小的膜層是第一材料層。或者，帶通濾光結構中厚度最小的膜層是第二膜層。
可選擇的是，帶通濾光結構中厚度最大的膜層是第一材料層。
可選擇的是，第一材料層為摻雜氫元素的矽。
可選擇的是，第二材料層為二氧化矽。
可選擇的是，抗反射結構包含多個第三材料層和多個第四材料層，這些第三材料層和第四材料層沿法線交錯堆疊，第三材料層的折射率大於第四材料層的折射率。
可選擇的是，在抗反射結構中，最接近第二表面的膜層是第三材料層，而最遠離第二表面的膜層是第四材料層。
可選擇的是，抗反射結構中最接近第二表面的膜層的厚度小於抗反射結構中其餘各膜層的厚度。或者，抗反射結構中最遠離第二表面的膜層的厚度小於抗反射結構中其餘各膜層的厚度。
可選擇的是，抗反射結構中最遠離第二表面的膜層的厚度大於抗反射結構中其餘各膜層的厚度。
可選擇的是，抗反射結構中最接近第二表面的膜層的厚度小於抗反射結構中其餘各膜層的厚度，且小於帶通濾光結構中各個膜層的厚度。
可選擇的是，抗反射結構中最遠離第二表面的膜層的材質相同於帶通濾光結構中最遠離第一表面的膜層的材質。或者，抗反射結構中最接近第二表面的膜層的材質相同於帶通濾光結構中最接近第一表面的膜層的材質。
可選擇的是，抗反射結構中最遠離第二表面的膜層的厚度相同於帶通濾光結構中最遠離第一表面的膜層的厚度。
可選擇的是，在抗反射結構中，最遠離第二表面的膜層的厚度大於最接近第二表面的膜層的厚度。或者，在抗反射結構中，最遠離第二表面的膜層的厚度小於最接近第二表面的膜層的厚度。
可選擇的是，帶通濾光結構的其中一個第一材料層的厚度大於帶通濾光結構中其餘各膜層的厚度，也大於抗反射結構中各膜層的厚度。
可選擇的是，第三材料層為摻雜氫元素的矽。
可選擇的是，第四材料層為二氧化矽。
以下舉例說明本發明的窄帶通濾光元件的不同實施例。
＜第一實施例＞
請參考圖1所示，第一實施例的窄帶通濾光元件包含一基板10、一帶通濾光結構20和一抗反射結構30。基板10為玻璃基板且具有一第一表面11和相對於第一表面11的一第二表面12。帶通濾光結構20的膜層數大於抗反射結構30的膜層數。
帶通濾光結構20形成在第一表面11上且是由24個膜層(即第一膜層20_1至第二十四膜層20_24)所構成。這24個膜層依材質分類成鈮鈦氧化物層、第一材料層和第二材料層。第一材料層的折射率高於鈮鈦氧化物層的折射率，鈮鈦氧化物層的折射率高於第二材料層的折射率。第一材料層的材質例如但不限於是摻雜氫元素的矽(以下統稱Si-H)，第二材料層的材質例如但不限於是二氧化矽(SiO
2)。帶通濾光結構20中，鈮鈦氧化物層的消光係數(extinction coefficient)約為
，鈮鈦氧化物層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率約為2.5，第一材料層的消光係數約為
，第一材料層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率約為3.3，第二材料層的消光係數趨近於0，第二材料層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率約為1.46~1.45。
帶通濾光結構20的膜層堆疊原則是利用三種膜層組(即第一膜層組、第二膜層組和第三膜層組)來混合並相堆疊。每種膜層組都是由一層高折射率材料搭配一層低折射率材料所構成。具體來說，第一膜層組是由一第一材料層(即高折射率材料層)和一第二材料層(即低折射率材料層)構成。第二膜層組是由一鈮鈦氧化物層(即低折射率材料層)和一第一材料層(即高折射率材料層)構成。第三膜層組是由一鈮鈦氧化物層(即高折射率材料層)和一第二材料層(即低折射率材料層)構成。
這24個膜層中有4個鈮鈦氧化物層、11個第一材料層和9個第二材料層，且這24個膜層沿基板10的法線N依序堆疊，最靠近第一表面11的是第一膜層20_1，而最遠離第一表面11的是第二十四膜層20_24。
請參考下列表1所示之第一實施例的窄帶通濾光元件中形成在第一表面11上的帶通濾光結構20的具體資料。
| 表1 | |||||||
| 膜層組# | 膜層# | 材料 | 厚度(nm) | 膜層組# | 膜層# | 材料 | 厚度(nm) |
| 1 | 1 | Si-H | 37.56 | 1 | 13 | SiO 2 | 122.36 |
| 2 | SiO 2 | 78.04 | 14 | Si-H | 259.26 | ||
| 2 | 3 | NbTiOx | 144.10 | 1 | 15 | SiO 2 | 125.91 |
| 4 | Si-H | 56.36 | 16 | Si-H | 67.90 | ||
| 1 | 5 | SiO 2 | 136.70 | 1 | 17 | SiO 2 | 135.96 |
| 6 | Si-H | 64.69 | 18 | Si-H | 257.36 | ||
| 2 | 7 | NbTiOx | 85.16 | 1 | 19 | SiO 2 | 134.42 |
| 8 | Si-H | 111.18 | 20 | Si-H | 59.34 | ||
| 2 | 9 | NbTiOx | 71.73 | 3 | 21 | SiO 2 | 139.80 |
| 10 | Si-H | 113.63 | 22 | NbTiOx | 126.29 | ||
| 1 | 11 | SiO 2 | 126.75 | 1 | 23 | Si-H | 31.93 |
| 12 | Si-H | 71.36 | 24 | SiO 2 | 30.00 |
從表1可知，在帶通濾光結構20中，最靠近第一表面11的膜層組和最遠離第一表面11的膜層組皆是第一膜層組(即一層Si-H和一層SiO
2)；帶通濾光結構20中最靠近第一表面11的膜層是第一材料層(即Si-H)；帶通濾光結構20中最遠離第一表面11的膜層是第二材料層(即SiO
2)；以及帶通濾光結構20的厚度約為2587.70 nm。
抗反射結構30形成在第二表面12上，且是由4個膜層(即第一膜層30_1至第四膜層30_4)所構成。這4個膜層依材質分類成第三材料層和第四材料層。第三材料層的折射率高於第四材料層的折射率。第三材料層的材質例如但不限於是Si-H，第二材料層的材質例如但不限於是二氧化矽。抗反射結構30中，第三材料層的消光係數約為
，第三材料層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率約為3.3，第四材料層的消光係數趨近於0，第四材料層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率約為1.46~1.45。
抗反射結構30的膜層堆疊原則是利用一種膜層組(即第四膜層組)來反覆堆疊。第四膜層組是由一層高折射率材料搭配一層低折射率材料所構成，具體來說，是由一第三材料層(即高折射率材料層)和一第四材料層(即低折射率材料層)構成。
這4個膜層中有2個第三材料層和2個第四材料層，且這4個膜層沿基板10的法線N依序堆疊，最靠近第二表面12的是第一膜層30_1，而最遠離第二表面12的是第四膜層30_4。
請參考下列表2所示之第一實施例的窄帶通濾光元件中形成在第二表面上的抗反射結構的具體資料。
| 表2 | |||
| 膜層組# | 膜層# | 材料 | 厚度(nm) |
| 4 | 1 | Si-H | 11.94 |
| 2 | SiO 2 | 92.14 | |
| 4 | 3 | Si-H | 19.77 |
| 4 | SiO 2 | 186.82 |
從表2可知，在抗反射結構30中最接近第二表面12的膜層是第三材料層(即Si-H)；在抗反射結構30中最遠離第二表面12的膜層是第四材料層(即SiO
2)；抗反射結構30中最接近第二表面12的膜層的厚度最小；抗反射結構30中最遠離第二表面12的膜層的厚度最大；以及抗反射結構30的厚度約為310.60 nm。
並且，從表1和表2可知，帶通濾光結構20的膜層數為抗反射結構30的膜層數的6倍；抗反射結構30中最靠近第二表面12的膜層的材質相同於帶通濾光結構20中最接近第一表面11的膜層的材質；抗反射結構30中最遠離第二表面12的膜層的材質相同於帶通濾光結構20中最遠離第一表面11的膜層的材質；抗反射結構30中最靠近第二表面12的膜層的厚度小於抗反射結構30中其餘各膜層的厚度，也小於帶通濾光結構20中任一膜層的厚度；以及帶通濾光結構20的第十四膜層的的厚度大於帶通濾光結構20中其餘各膜層的厚度，也大於抗反射結構30中任一膜層的厚度。
以下對第一實施例的窄帶通濾光元件進行穿透率模擬測試。測試條件是：預設窄帶通濾光元件放置在大氣環境下，使帶通濾光元件的上方和下方皆為空氣，然後以參考波長為550 nm 、入射角分別為0度和30度的光線從上方(即圖面的上方)照射窄帶通濾光元件。測試結果如圖2所示，其中曲線C1是針對第一實施例的窄帶通濾光元件以入射角0度進行測試的結果，曲線C2是針對第一實施例的窄帶通濾光元件以入射角30度測試的結果。
圖2中，曲線C1的中心波長為850 nm，曲線C1在對應大約穿透率50%處的波段形成60 nm且穿透率高達98%的帶寬BW1，在此帶寬BW1對應的波段的光線將可通過窄帶通濾光元件，而在此帶寬BW1之外的波段的光線都將被濾除。並且，曲線C2較曲線C1向左(圖面的左邊)偏移(即向短波偏移)低於或等於12 nm。
＜第二實施例＞
請參考圖3所示，第二實施例的窄帶通濾光元件包含一基板10、一帶通濾光結構40和一抗反射結構50。帶通濾光結構40的膜層數大於抗反射結構50的膜層數。
帶通濾光結構40形成在第一表面11上且是由24個膜層(即第一膜層40_1至第二十四膜層40_24)所構成。這24個膜層依材質分類成鈮鈦氧化物層、第一材料層和第二材料層。第一材料層的折射率高於鈮鈦氧化物層的折射率，鈮鈦氧化物層的折射率高於第二材料層的折射率。第一材料層的材質例如但不限於是Si-H，第二材料層的材質例如但不限於是二氧化矽。帶通濾光結構40中，鈮鈦氧化物層的消光係數約為
，鈮鈦氧化物層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率約為2.5，第一材料層的消光係數約為
，第一材料層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率約為3.6，第二材料層的消光係數趨近於0，第二材料層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率約為1.46~1.45。
帶通濾光結構40的膜層堆疊原則是利用兩種膜層組(即第一膜層組和第二膜層組)來混合並相堆疊。每種膜層組都是由一層高折射率材料搭配一層低折射率材料所構成。具體來說，第一膜層組是由一第一材料層(即高折射率材料層)和一第二材料層(即低折射率材料層)構成。第二膜層組是由一鈮鈦氧化物層(即低折射率材料層)和一第一材料層(即高折射率材料層)構成。
這24個膜層中有6個鈮鈦氧化物層、12個第一材料層和6個第二材料層，且這24個膜層沿基板10的法線N依序堆疊，最靠近第一表面11的是第一膜層40_1，而最遠離第一表面11的是第二十四膜層40_24。
請參考下列表3所示之第二實施例的窄帶通濾光元件中形成在第一表面11上的帶通濾光結構40的具體資料。
| 表3 | |||||||
| 膜層組# | 膜層# | 材料 | 厚度(nm) | 膜層組# | 膜層# | 材料 | 厚度(nm) |
| 1 | 1 | Si-H | 24.58 | 2 | 13 | Si-H | 74.40 |
| 2 | SiO 2 | 138.65 | 14 | NbTiOx | 91.00 | ||
| 2 | 3 | Si-H | 301.40 | 2 | 15 | Si-H | 298.01 |
| 4 | NbTiOx | 82.11 | 16 | NbTiOx | 85.59 | ||
| 1 | 5 | Si-H | 77.59 | 1 | 17 | Si-H | 69.2 |
| 6 | SiO 2 | 122.89 | 18 | SiO 2 | 135.91 | ||
| 2 | 7 | Si-H | 86.30 | 1 | 19 | Si-H | 60.25 |
| 8 | NbTiOx | 61.93 | 20 | SiO 2 | 93.98 | ||
| 2 | 9 | Si-H | 302.37 | 2 | 21 | Si-H | 36.88 |
| 10 | NbTiOx | 86.08 | 22 | NbTiOx | 73.58 | ||
| 1 | 11 | Si-H | 77.13 | 1 | 23 | Si-H | 58.06 |
| 12 | SiO 2 | 140.36 | 24 | SiO 2 | 30.00 |
從表3可知，帶通濾光結構40中最靠近第一表面11和最遠離第一表面11的膜層組皆為第一膜層組；帶通濾光結構40中最靠近第一表面11的膜層為第一材料層；帶通濾光結構40中最遠離第一表面11的膜層是第二膜層；以及帶通濾光結構40的厚度約為2608.25 nm。
抗反射結構50形成在第二表面12上，且是由14個膜層(即第一膜層50_1至第十四膜層50_14)所構成。這14個膜層依材質分類成第三材料層和第四材料層。第三材料層的折射率高於第四材料層的折射率。第三材料層的材質例如但不限於是Si-H，第二材料層的材質例如但不限於是二氧化矽。抗反射結構50中，第三材料層的消光係數約為
，第三材料層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率約為3.6，第四材料層的消光係數趨近於0，第四材料層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率約為1.46~1.45。
抗反射結構50的膜層堆疊原則是利用一種膜層組(即第三膜層組)來反覆堆疊。第三膜層組是由一層高折射率材料搭配一層低折射率材料所構成，具體來說，是由一第三材料層(即高折射率材料層)和一第四材料層(即低折射率材料層)構成。
這14個膜層中有7個第三材料層和7個第四材料層，且這14個膜層沿基板10的法線N依序堆疊，最靠近第二表面12的是第一膜層50_1，而最遠離第二表面12的是第十四膜層50_14。
請參考下列表4所示之第二實施例的窄帶通濾光元件中形成在第二表面上的抗反射結構50的具體資料。
| 表4 | |||||||
| 膜層組# | 膜層# | 材料 | 厚度(nm) | 膜層組# | 膜層# | 材料 | 厚度(nm) |
| 3 | 1 | Si-H | 41.59 | 3 | 9 | Si-H | 50.04 |
| 2 | SiO 2 | 69.91 | 10 | SiO 2 | 127.12 | ||
| 3 | 3 | Si-H | 47.09 | 3 | 11 | Si-H | 52.52 |
| 4 | SiO 2 | 125.03 | 12 | SiO 2 | 80.14 | ||
| 3 | 5 | Si-H | 51.03 | 3 | 13 | Si-H | 27.45 |
| 6 | SiO 2 | 109.54 | 14 | SiO 2 | 30.00 | ||
| 3 | 7 | Si-H | 41.57 | – | – | – | – |
| 8 | SiO 2 | 101.92 | – | – | – | – |
從表4可知，在抗反射結構50中最接近第二表面12的膜層是第三材料層；在抗反射結構50中最遠離第二表面12的膜層是第四材料層；抗反射結構50中厚度最大的膜層是第四膜層；抗反射結構50中最遠離第二表面12的膜層的厚度最小；在抗反射結構50中，最遠離第二表面12的膜層的厚度小於最接近第二表面12的膜層的厚度；以及抗反射結構50的厚度約為954.95 nm。
並且，從表3和4可知，帶通濾光結構40的膜層數約為抗反射結構50的膜層數的1.7倍；抗反射結構50中最靠近第二表面12的膜層的材質相同於帶通濾光結構40中最靠近第一表面11的膜層的材質；抗反射結構50中最遠離第二表面12的膜層的材質相同於帶通濾光結構40中最遠離第一表面11的膜層的材質；抗反射結構50中最靠近第二表面12的膜層的材質相同於帶通濾光結構40中最接近第一表面11的膜層的材質；帶通濾光結構40中最靠近第一表面11的膜層的厚度小於帶通濾光結構40中其餘各膜層的厚度，也小於抗反射結構50中任一膜層的厚度；帶通濾光結構40的第九膜層的厚度大於帶通濾光結構40中其餘各膜層的厚度，也大於抗反射結構50中任一膜層的厚度；以及抗反射結構50中最遠離第二表面12的膜層的厚度相同於帶通濾光結構40中最遠離第一表面11的膜層的厚度。
以下對第二實施例的窄帶通濾光元件進行穿透率模擬測試。測試條件是：預設窄帶通濾光元件放置在大氣環境下使窄帶通濾光元件的上方和下方皆為空氣，然後以參考波長為550 nm 、入射角分別為0度和30度的光線從上方(即圖面的上方)照射窄帶通濾光元件。測試結果如圖4所示，其中曲線C3是針對第二實施例的窄帶通濾光元件件以入射角0度進行測試的結果，曲線C4是針對第二實施例的窄帶通濾光元件以入射角30度測試的結果。
圖4中，曲線C3的中心波長為940 nm，曲線C3在對應大約穿透率50%的波段形成60 nm且穿透率高達98%的帶寬BW2，在此帶寬BW2對應的波段的光線將可通過窄帶通濾光元件，而在此帶寬BW2之外的波段的光線都將被濾除。並且，曲線C4較曲線C3向左(圖面的左邊)偏移(即向短波偏移)低於或等於12 nm。
本發明的窄帶通濾光元件設有二氧化矽的緩衝層。若緩衝層是設置在基板10與帶通濾光結構之間或在基板10與抗反射結構之間，不僅可增加鍍膜的附著度，並且在基板10為玻璃基板的情況下，由於緩衝層的折射率與基板10相近，緩衝層還可提高光的透出。若緩衝層是在製程中額外覆蓋在帶通濾光結構或抗反射結構的材料層，則可作為犧牲層，在清洗步驟時被清除。
本發明的帶通濾光結構和抗反射結構是藉由ICP電漿濺鍍法製成，因此高折射率材料層的厚度可以更大，低折射率材料層的厚度可以相對的更薄，使總體厚度保持在一穩定範圍內。並且，利用ICP電漿濺鍍法形成鈮鈦氧化物層、第一材料層和第三材料層可使鈮鈦氧化物層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率達到2.5，以及使第一材料層和第三材料層在850 nm~940 nm的波長範圍的折射率穩定達到3.3或3.6。
在本發明中，選用鈮鈦氧化物或Si-H來形成各膜層組的高折射率材料層不僅可以讓窄帶通濾光元件的應用更多元，也可以藉由不同類型的膜層組的搭配和堆疊來減少膜層組的數量，因此本發明的窄帶通濾光元件較利用傳統濺鍍方法製成的窄帶通濾光元件更省能源。
如此一來，本發明的窄帶通濾光元件能阻擋超過98%以上的雜訊與窄帶寬以外的光線，只讓在窄帶寬內的單一波段光線通過，以達到當窄帶通濾光元件應用於光接收器時，只讓光發射器發出的光(反饋訊號)通過的目的。
此外，本發明還根據一實施例提供一種電子裝置，其包含上述的窄帶通濾光元件。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然而這些實施例並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動、潤飾與各實施態樣的組合，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
10:基板
11:第一表面
12:第二表面
20:帶通濾光結構
20_1:第一膜層
20_24:第二十四膜層
30:抗反射結構
30_1:第一膜層
30_2:第二膜層
30_3:第三膜層
30_4:第四膜層
40:帶通濾光結構
40_1:第一膜層
40_24:第二十四膜層
50_1:第一膜層
50_2:第二膜層
50_14:第十四膜層
C1,C2,C3,C4:曲線
BW1,BW2:帶寬
N:法線
在結合以下附圖研究了詳細描述之後，將發現本發明的其他方面及其優點：
圖1為根據本發明第一實施例的窄帶通濾光元件的剖面示意圖；
圖2為圖1的窄帶通濾光元件在入射角0和30度下的頻率對穿透率的曲線圖；
圖3為根據本發明第二實施例的窄帶通濾光元件的剖面示意圖；以及
圖4為圖3的窄帶通濾光元件在入射角0和30度下的頻率對穿透率的曲線圖。
10:基板
11:第一表面
12:第二表面
20:帶通濾光結構
20_1:第一膜層
20_24:第二十四膜層
30:抗反射結構
30_1:第一膜層
30_2:第二膜層
30_3:第三膜層
30_4:第四膜層
N:法線
Claims (24)
- 一種窄帶通濾光元件，包含：一基板，具有一第一表面和相對於該第一表面的一第二表面；一帶通濾光結構，形成在該第一表面上且包含多個鈮鈦氧化物層、折射率高於該鈮鈦氧化物層的多個第一材料層以及折射率低於各該鈮鈦氧化物層的多個第二材料層，該多個鈮鈦氧化物層、該多個第一材料層和該多個第二材料層沿該基板的法線堆疊；以及一抗反射結構，形成在該第二表面上；其中該抗反射結構包含多個第三材料層和多個第四材料層，該多個第三材料層和該多個第四材料層沿該法線交錯堆疊，各該第三材料層的折射率大於各該第四材料層的折射率，在該抗反射結構中最接近該第二表面的膜層與最遠離該第二表面的膜層分別是該第三材料層和該第四材料層。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該帶通濾光結構包含相堆疊的多個膜層組，該多個膜層組包含多個第一膜層組和多個第二膜層組，各該第一膜層組由一個該第一材料層和一個該第二材料層構成，各該第二膜層組由一個該第一材料層和一個該鈮鈦氧化物層構成。
- 根據請求項2所述的窄帶通濾光元件，其中該多個膜層組更包含一個第三膜層組，該第三膜層組由一個該鈮鈦氧化物層和一個該第二材料層構成，且位於相鄰兩個該第一膜層組之間。
- 根據請求項2所述的窄帶通濾光元件，其中該多個第 一膜層組的至少其中二個或該多個第二膜層組的至少其中二個是連續堆疊。
- 根據請求項2所述的窄帶通濾光元件，其中在該帶通濾光結構中最靠近該第一表面的該膜層組和最遠離該第一表面的該膜層組皆為該第一膜層組。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中在該帶通濾光結構中最靠近該第一表面的膜層和最遠離該第一表面的膜層分別為該第一材料層和該第二材料層。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該帶通濾光結構中最靠近該第一表面的膜層的厚度或最遠離該第一表面的膜層的厚度小於該帶通濾光結構中其餘各膜層的厚度。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該帶通濾光結構中厚度最小的膜層是該第一材料層或該第二膜層，該帶通濾光結構中厚度最大的膜層是該第一材料層。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該抗反射結構中最接近該第二表面的膜層的厚度或最遠離該第二表面的膜層的厚度小於該抗反射結構中其餘各膜層的厚度。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該抗反射結構中最遠離該第二表面的膜層的厚度大於該抗反射結構中其餘各膜層的厚度。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該抗反射結構中厚度最大的膜層是該第四膜層。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該抗反射結構中最接近該第二表面的膜層的厚度小於該抗反射結構中其餘各膜層的厚度，且小於該帶通濾光結構中各個膜層的厚度。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該抗反射結構中最遠離該第二表面的膜層的厚度相同於該帶通濾光結構中最遠離該第一表面的膜層的厚度。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該帶通濾光結構的其中一該第一材料層的厚度大於該帶通濾光結構中其餘各膜層的厚度，也大於該抗反射結構中各膜層的厚度。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中各該第一材料層和各該第三材料層為摻雜氫元素的矽，各該第二材料層和各該第四材料層為二氧化矽。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該鈮鈦氧化物層在850nm~940nm的波長範圍的折射率為2.5。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該鈮鈦氧化物層的消光係數為0.1×10-10cm-1~1.0×10-10cm-1。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該第一材料層在850nm~940nm的波長範圍的折射率為3.3或3.6。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該第一材料層的消光係數為3.85×10-5cm-1~3.56×10-4cm-1。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該第一材料層的消光係數為1.7×10-4cm-1~1.1×10-3cm-1。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該第三材料層在850nm~940nm的波長範圍的折射率為3.3或3.6。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該第三材料層的消光係數約為3.85×10-5cm-1~3.56×10-4cm-1。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該第三材料層的消光係數約為1.7×10-4cm-1~1.1×10-3cm-1。
- 根據請求項1所述的窄帶通濾光元件，其中該窄帶通濾光元件的帶寬為60nm。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI840044B true TWI840044B (zh) | 2024-04-21 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170241838A1 (en) | 2014-10-07 | 2017-08-24 | Technische Universität Dresden | Optical filter element for devices for converting spectral information into location information |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170241838A1 (en) | 2014-10-07 | 2017-08-24 | Technische Universität Dresden | Optical filter element for devices for converting spectral information into location information |
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