WO2001059415A1 - Short fabry-perot filter with metallic layers - Google Patents

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WO2001059415A1
WO2001059415A1 PCT/FR2001/000343 FR0100343W WO0159415A1 WO 2001059415 A1 WO2001059415 A1 WO 2001059415A1 FR 0100343 W FR0100343 W FR 0100343W WO 0159415 A1 WO0159415 A1 WO 0159415A1
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optical filter
wavelength
thickness
tunable optical
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PCT/FR2001/000343
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Inventor
François Grasdepot
Véronique Nouaze
Original Assignee
Schlumberger Industries, S.A.
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters

Definitions

  • the invention relates to n tunable optical filter of the short Fabry-Perot interferometer type with metallic layers.
  • Fabry-Perot interferometers comprising two partially transparent metallic layers separated by an air gap and manufactured by well-known techniques of photolitography, doping and micro-machining on silicon.
  • Fabry-Pérot interferometer makes it possible to obtain an optical effect of the pass filter type.
  • -band that is to say a differential attenuation as a function of the wavelength of the light passing through the facing layers.
  • Bandpass filters have two important characteristic g-waveformers, the maximum transmission over a given wavelength range, and the half-width defined as the difference between the wavelengths for which the filter transmission is halved from the maximum transmission.
  • the application of a voltage between the metal layers makes it possible, by a capacitive effect, to bring the metal layers closer or further apart from one another and therefore to modify the wavelength range over which the transmission is maximum, thereby obtaining a tunable bandpass optical filter.
  • the absorption and the reflection coefficient of the facing metal layers directly influence the maximum transmission and the width at half height of the filter.
  • filters with maximum high transmission for low-reflection, low-thickness and weakly absorbent metal layers and filters of small width at mid-height for high-reflection, high thickness and high absorption coefficient metal layers are filters with maximum high transmission for low-reflection, low-thickness and weakly absorbent metal layers and filters of small width at mid-height for high-reflection, high thickness and high absorption coefficient metal layers.
  • the technical problem underlying the invention is therefore to design a tunable optical filter of the short Fabry-Perot interferometer type with metal layers, manufactured by a micromachining technique on silicon having a maximum acceptable transmission, for example greater than 1%, and a low half-height width, for example less than 80 nm, for a wavelength between 1.55 ⁇ m and 1.85 ⁇ m.
  • a tunable optical filter of the short Fabry-Perot interferometer type with metal layers intended to filter electromagnetic radiation passing through it in a transverse direction ZZ ′ and whose wavelength spectrum is centered on a wavelength ⁇ o
  • the filter being characterized in that to obtain maximum transmission Tmax greater than 1% and a width at half height ⁇ less than SOn in the wavelength range between 1.55 ⁇ m and 1.85 ⁇ m centered on the wavelength ⁇ o substantially equal to 1.7 ⁇ m, the metal layers are made of a metal selected from the group of materials including Tantalum and Gold.
  • Figures A, lB and lC show different embodiments of the structure of the tunable optical filter of the type Fabry-Perot short metal layers according to the invention
  • FIG. 2 represents the transmission curve of said filter as a function of the wavelength for Tantalum
  • Figure 3 shows the transmission curve of said filter as a function of the wavelength for Gold.
  • Figure 4 shows the transmission curve of said filter as a function of the wavelength for Nickel.
  • the tunable optical filter 1 is a short Fabry-Perot interferometer with metallic layers.
  • This interferometer acts as an optical bandpass filter centered around the wavelength ⁇ o.
  • This interferometer is manufactured by well known techniques of micro-machining on silicon.
  • the filter comprises two parallel plates 2, 4 separated from each other by means of at least one spacer 3.
  • the two parallel plates are for example composed of two silicon wafers ("wafer" in English) whose thickness has been reduced or not by a chemical etching technique. It is however possible to use another material for the production of these plates.
  • any material which can serve as a substrate is suitable, mention may be made, for example, of glass, silicon nitride, or else III-V-InP.
  • the lower 2 and upper 4 plates have been etched on a central surface and have a thickness equal to a few micrometers.
  • the spacer determines the thickness of an air gap 5 existing between the two parallel plates 2, 4.
  • the spacer can be chosen so that the air gap 5 has a thickness e substantially equal to the wavelength ⁇ o, for example 1.7 ⁇ m ⁇ 250nm.
  • the spacer 3 is for example constituted by a ring of insulating material, such as silicon oxide or pyrex.
  • the faces of the two facing plates receive respectively a lower metallic layer 6 and an upper 7.
  • the metallic layers have a thickness of between 5 and 200 nm.
  • An electrical connection 8, 9 is made respectively with the lower plate 2 and upper 4.
  • Va a voltage
  • this voltage also applies between the metal layers 6, 7.
  • the average value of the applied voltage is around 5 Volts. This induces a modification of the wavelength range over which the transmission is maximum, thus making it possible to obtain a tunable bandpass optical filter.
  • the lower plate 2 has been engraved on a central surface and has a thickness equal to a few micrometers.
  • the upper plate which has a thickness of the order of 300 ⁇ m has been engraved and drilled on a small surface in order to be able to establish an electrical connection 8 directly with the lower metal layer 6, so that the two connections are accessible by a single of the optical filter faces.
  • the optical filter comprises two parallel plates 12, 14 separated from each other by means of at least one spacer 10.
  • the two plates parallels are for example composed of two silicon wafers with a thickness between a few micrometers and several hundreds of micrometers, for example between l ⁇ m and 300 ⁇ m.
  • the central surfaces of the two plates 12, 14 lying opposite each other receive a lower metal layer 6 and an upper layer 7.
  • the metal layers have a thickness of between 5 and 200 nm.
  • the spacer 10 determines the thickness of an air gap 5 existing between the two parallel plates 12, 14.
  • the spacer can be chosen so that the air gap 5 has a thickness e substantially equal to the wavelength ⁇ o, for example L7 ⁇ m.
  • the spacer 10 is for example a ring made of piezoelectric material, and comprises two metallized faces, 19 between which a voltage Va is applied.
  • a voltage Va is applied.
  • the average value of the applied voltage is of the order of 5 volts. This induces a modification of the wavelength range over which the transmission is maximum, thus making it possible to obtain a tunable bandpass optical filter.
  • the Applicant has noted an important and unexpected advantage when the choice of materials constituting the metal layer used for all of the embodiments described above relates to Tantalum or Gold. By way of comparison, the choice of a metal such as Nickel, Platinum or any other metal does not give rise to such results.

Abstract

The invention concerns a tuneable optical filter (1) of the short Fabry-Perot interferometer type with metal layers, designed to filter an electromagnetic radiation passing through it along a transverse direction ZZ' and whereof the wavelength spectrum is centred on a wavelength μo comprising two parallel plates (2, 4; 12, 14) separated from each other by at least one spacer (3; 10) such that there exists between said plates an air gap having a thickness e of the order of μo. The surfaces of the two plates facing each other respectively receive a lower (6) and an upper (7) metal layer. Tunability means (8, 9; 10, 18 19) designed to modify the air gap e are arranged between the plates to tune the filter. To obtain maximum transmission Tmax higher than 1 % and a width at mid-height Δμ less than 80 mn in the wavelength domain ranging between 1.55 and 1.85 νm centred on the wavelength μo substantially equal to 1.7 νm, the metal layers (6, 7) are made from a metal selected among the group comprising tantalum and gold.

Description

Filtre Fabry Pérot court à couches métalliquesShort Fabry Pérot filter with metallic layers
L'invention se rapporte à n filtre optique accordable du type interféromètre de Fabry-Pérot court à couches métalliques.The invention relates to n tunable optical filter of the short Fabry-Perot interferometer type with metallic layers.
II est connu de réaliser des interféromètres de Fabry-Pérot comprenant deux couches métalliques partiellement transparentes séparées par un intervalle d'air et fabriqués par les techniques bien connues de la photolitographic, de dopage et de microusinage sur silicium. Lorsque les couches métalliques en regard l'une de l'autre, sont séparées par un intervalle d'air grand devant la longueur d'onde, il en résulte un interféromètre de Fabry-Pérot permettant d'obtenir un effet optique de type filtre passe-bande, c'est-à-dire une atténuation différentielle en fonction de la longueur d'onde de la lumière traversant les couches en regard. Les filtres passe-bandes possèdent deux g-andeurs caractéristiques importantes, la transmission maximum sur un domaine de longueurs d'onde déterminé, et la largeur à mi-hauteur définie comme la différence entre les longueurs d'onde pour lesquelles la transmission du filtre est réduite de moitié par rapport au maximum de transmission.It is known to produce Fabry-Perot interferometers comprising two partially transparent metallic layers separated by an air gap and manufactured by well-known techniques of photolitography, doping and micro-machining on silicon. When the metal layers facing each other, are separated by a large air gap in front of the wavelength, this results in a Fabry-Pérot interferometer making it possible to obtain an optical effect of the pass filter type. -band, that is to say a differential attenuation as a function of the wavelength of the light passing through the facing layers. Bandpass filters have two important characteristic g-waveformers, the maximum transmission over a given wavelength range, and the half-width defined as the difference between the wavelengths for which the filter transmission is halved from the maximum transmission.
Par ailleurs, l'application d'une tension entre les couches métalliques permet par un effet capacitif de rapprocher ou d'éloigner les couches métalliques l'une de l'autre et donc de modifier le domaine de longueurs d'onde sur lequel la transmission est maximum, permettant ainsi d'obtenir un filtre optique passe-bande accordable.Furthermore, the application of a voltage between the metal layers makes it possible, by a capacitive effect, to bring the metal layers closer or further apart from one another and therefore to modify the wavelength range over which the transmission is maximum, thereby obtaining a tunable bandpass optical filter.
Pour le type de filtre passe-bande comportant un intervalle d'air grand devant la longueur d'onde, l'absorption et le coefficient de réflexion des couches métalliques en regard influencent directement la transmission maximum et la largeur à mi-hauteur du filtre. En particulier, il existe des filtres à haute transmission maximum pour des couches métalliques faible réflexion, faible épaisseur et faiblement absorbante et des filtres de faible largeur à mi-hauteur pour des couches métalliques haute réflexion, forte épaisseur et à coefficients d'absorption élevés.For the type of bandpass filter with a large air gap before the wavelength, the absorption and the reflection coefficient of the facing metal layers directly influence the maximum transmission and the width at half height of the filter. In particular, there are filters with maximum high transmission for low-reflection, low-thickness and weakly absorbent metal layers and filters of small width at mid-height for high-reflection, high thickness and high absorption coefficient metal layers.
Cependant, lorsque les couches métalliques en regard l'une de l'autre, d'une épaisseur comprise entre 5 et 200 nm, sont séparées par un intervalle d'air de l'ordre de grandeur d'une longueur d'onde, il en résulte un interféromètre de Fabry-Pérot court. Les interféromètres de Fabry-Pérot court à couches métalliques ne suivent pas les lois énoncées précédemment, en particulier il n'existe aucune relation évidente entre les grandeurs caractéristiques et l'absorption et le coefficient de réflexion des couches métalliques. Ainsi, il est difficile de concevoir des filtres passe-bande présentant une transmission maximum acceptable, par exemple supérieure à 1 %, et une largeur à mi- hauteur faible, par exemple inférieure à l OOnm et centrés autour d'une longueur d'onde λo déterminée. En règle général, de tels filtres présentent pour une transmission maximum acceptable, une largeur à mi-hauteur trop grande, et inversement.However, when the metal layers facing each other, of a thickness between 5 and 200 nm, are separated by an air gap of the order of magnitude of a wavelength, it the result is a short Fabry-Perot interferometer. Short Fabry-Pérot interferometers with metallic layers do not follow the laws set out above, in particular there is no obvious relationship between the characteristic quantities and the absorption and the coefficient of reflection of the metallic layers. Thus, it is difficult to design bandpass filters having a maximum acceptable transmission, for example greater than 1%, and a small width at mid-height, for example less than 10 nm and centered around a wavelength λo determined. As a general rule, such filters have too large a half-height width for a maximum acceptable transmission, and vice versa.
Le problème technique à la base de l'invention csl donc de concevoir un filtre optique accordable du type interféromètre de Fabry-Pérot court à couches métalliques, fabriqué par une technique de micro-usinage sur silicium présentant une transmission maximum acceptable, par exemple supérieure à 1 %, et une largeur à mi-hauteur faible, par exemple inférieure à 80nm, pour une longueur d'onde comprise entre l ,55μm et l ,85μm.The technical problem underlying the invention is therefore to design a tunable optical filter of the short Fabry-Perot interferometer type with metal layers, manufactured by a micromachining technique on silicon having a maximum acceptable transmission, for example greater than 1%, and a low half-height width, for example less than 80 nm, for a wavelength between 1.55 μm and 1.85 μm.
Ce problème est résolu selon l'invention grâce à un filtre optique accordable du type interféromètre de Fabry-Pérot court à couches métalliques, destiné à filtrer une radiation électromagnétique le traversant selon une direction transversale ZZ' et dont le spectre en longueur d'onde est centré sur une longueur d'onde λo comprenant : - deux plaques parallèles séparées l'une de l'autre par F intermédiaire d'au moins un espaceur de tel sorte qu'il existe entre lesdites plaques un intervalle d'air d'épaisseur e de l'ordre de λo,This problem is solved according to the invention thanks to a tunable optical filter of the short Fabry-Perot interferometer type with metal layers, intended to filter electromagnetic radiation passing through it in a transverse direction ZZ ′ and whose wavelength spectrum is centered on a wavelength λo comprising: - two parallel plates separated from one another by F through at least one spacer so that there exists between said plates an air gap of thickness e of the order of λo,
- les faces des deux plaques, l'une inférieure (2 ; 12) et l'autre supéπeure (4 ; 14) se trouvant en regard recevant respectivement une couche métallique inférieure et supérieure, ledit filtre étant caractérisé en que pour obtenir une transmission maximum Tmax supérieure à 1% et une largeur à mi-hauteur Δλ inférieure à SOn dans le domaine de longueur d'onde compris entre 1.55μm et l,85μm centré sur la longueur d'onde λo sensiblement égale à l,7μm, les couches métalliques sont constituées d'un métal sélectionné parmi le groupe des matériaux comprenant le Tantale et l'Or. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés pour lesquels:- the faces of the two plates, one lower (2; 12) and the other upper (4; 14) lying opposite, receiving respectively a lower and upper metallic layer, said filter being characterized in that to obtain maximum transmission Tmax greater than 1% and a width at half height Δλ less than SOn in the wavelength range between 1.55 μm and 1.85 μm centered on the wavelength λo substantially equal to 1.7 μm, the metal layers are made of a metal selected from the group of materials including Tantalum and Gold. Other advantages and characteristics of the invention will emerge on reading the following description given by way of example and with reference to the appended drawings for which:
• les figures A, l.B et l.C représentent différents exemples de réalisation de la structure du filtre optique accordable du type interféromètre de Fabry-Pérot court à couches métalliques selon l'invention, • Figures A, lB and lC show different embodiments of the structure of the tunable optical filter of the type Fabry-Perot short metal layers according to the invention,
• la figure 2 représente la courbe de transmission dudit filtre en fonction de la longueur d'onde pour le Tantale,FIG. 2 represents the transmission curve of said filter as a function of the wavelength for Tantalum,
• la figure 3 représente la courbe de transmission dudit filtre en fonction de la longueur d'onde pour l'Or.• Figure 3 shows the transmission curve of said filter as a function of the wavelength for Gold.
• la figure 4 représente la courbe de transmission dudit filtre en fonction de la longueur d'onde pour le Nickel.• Figure 4 shows the transmission curve of said filter as a function of the wavelength for Nickel.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure LA, le filtre optique accordable 1 est un interféromètre de Fabry-Pérot court à couches métalliques. Cet interféromètre joue le rôle de filtre optique passe-bande centré autour de la longueur d'onde λo. Cet interféromètre est fabriqué par les techniques bien connues de micro-usinage sur silicium. Le filtre comprend deux plaques parallèles 2, 4 séparées l'une de l'autre par l'intermédiaire d'au moins un espaceur 3. Les deux plaques parallèles sont par exemple composées de deux plaquettes de silicium ("wafer" en langue anglaise) dont l'épaisseur à été ou non réduite par une technique de gravure chimique. Il est cependant envisageable d'utiliser un autre matériau pour la réalisation de ces plaques. En règle générale tout matériau pouvant servir de substrat est convenable, on peut citer à titre d'exemple le verre, le nitrure de silicium, ou encore le III-V-InP. A titre d'exemple, les plaques inférieure 2 et supérieure 4 ont été gravées sur une surface centrale et possèdent une épaisseur égale à quelques micromètres. L'espaceur détermine l'épaisseur d'un intervalle d'air 5 existant entre les deux plaques parallèles 2, 4. L'espaceur peut être choisi de telle sorte que l'intervalle d'air 5 a une épaisseur e sensiblement égale à la longueur d'onde λo, par exemple l,7μm ± 250nm. L'espaceur 3 est par exemple constitué par un anneau en matériau isolant, tel que de l'oxyde de silicium ou du pyrex. Les faces des deux plaques se trouvant en regard reçoivent respectivement une couche métallique inférieure 6 et supérieure 7. Les couches métalliques possède une épaisseur comprise entre 5 et 200 nm.According to a first embodiment of the invention shown in FIG. LA, the tunable optical filter 1 is a short Fabry-Perot interferometer with metallic layers. This interferometer acts as an optical bandpass filter centered around the wavelength λo. This interferometer is manufactured by well known techniques of micro-machining on silicon. The filter comprises two parallel plates 2, 4 separated from each other by means of at least one spacer 3. The two parallel plates are for example composed of two silicon wafers ("wafer" in English) whose thickness has been reduced or not by a chemical etching technique. It is however possible to use another material for the production of these plates. In general, any material which can serve as a substrate is suitable, mention may be made, for example, of glass, silicon nitride, or else III-V-InP. For example, the lower 2 and upper 4 plates have been etched on a central surface and have a thickness equal to a few micrometers. The spacer determines the thickness of an air gap 5 existing between the two parallel plates 2, 4. The spacer can be chosen so that the air gap 5 has a thickness e substantially equal to the wavelength λo, for example 1.7 μm ± 250nm. The spacer 3 is for example constituted by a ring of insulating material, such as silicon oxide or pyrex. The faces of the two facing plates receive respectively a lower metallic layer 6 and an upper 7. The metallic layers have a thickness of between 5 and 200 nm.
Une connexion électrique 8, 9 est réalisée respectivement avec la plaque inférieure 2 et supérieure 4. Lorsqu'une tension Va est appliquée entre les connexions, cette tension s'applique également entre les couches métalliques 6, 7. Lorsqu'on modifie légèrement la valeur de cette tension, cela permet par un effet capacitif de rapprocher ou d'éloigner l'ensemble constitué par les plaques et les couches métalliques l'une de l'autre. La valeur moyenne de la tension appliquée est de l'ordre de 5 Volts. Ceci induit une modification du domaine de longueurs d'onde sur lequel la transmission est maximum, permettant ainsi d'obtenir un filtre optique passe-bande accordable.An electrical connection 8, 9 is made respectively with the lower plate 2 and upper 4. When a voltage Va is applied between the connections, this voltage also applies between the metal layers 6, 7. When the value is slightly modified of this voltage, this makes it possible, by a capacitive effect, to bring the set consisting of the plates and the metal layers together or away from one another. The average value of the applied voltage is around 5 Volts. This induces a modification of the wavelength range over which the transmission is maximum, thus making it possible to obtain a tunable bandpass optical filter.
Selon une deuxième variante de réalisation, représentée sur la ligure l .B, la plaque inférieure 2 a été gravée sur une surface centrale et possède une épaisseur égale à quelques micromètres. La plaque supérieure qui possède une épaisseur de l'ordre de 300μm a été gravée et percée sur une petite surface afin de pouvoir établir une connexion électrique 8 directement avec la couche métallique inférieure 6, de telle sorte que les deux connexions soient accessible par une seule des faces du filtre optique.According to a second alternative embodiment, shown in Ligure l .B, the lower plate 2 has been engraved on a central surface and has a thickness equal to a few micrometers. The upper plate which has a thickness of the order of 300 μm has been engraved and drilled on a small surface in order to be able to establish an electrical connection 8 directly with the lower metal layer 6, so that the two connections are accessible by a single of the optical filter faces.
Selon un troisième mode de réalisation de l'invention représente sur la figure 1 C, le filtre optique comprend deux plaques parallèles 12, 14 séparées l'une de l'autre par l'intermédiaire d'au moins un espaceur 10. Les deux plaques parallèles sont par exemple composées de deux plaquettes de silicium d'une épaisseur comprise entre quelques micromètres et plusieurs centaines de micromètres, par exemple entre lμm et 300μm. Les surfaces centrales des deux plaques 12, 14 se trouvant en regard reçoivent respectivement une couche métallique inférieure 6 et supérieure 7. Les couches métalliques possèdent une épaisseur comprise entre 5 et 200 nm. L'espaceur 10 détermine l'épaisseur d'un intervalle d'air 5 existant entre les deux plaques parallèles 12, 14. L'espaceur peut être choisi de telle sorte que l'intervalle d'air 5 a une épaisseur e sensiblement égale à la longueur d'onde λo, par exemple L7μm. L'espaceur 10 est par exemple un anneau en matériau piézoélectrique, et comporte deux faces métallisées , 19 entre lesquelles est appliquée une tension Va. Lorsqu'on modifie légèrement la valeur de cette tension, cela permet par un effet piézoélectrique au niveau de l'espaceur 10 de rapprocher ou d'éloigner l'ensemble constitué par les plaques et les couches métalliques l'une de l'autre, et donc de modifier l'épaisseur e de l'intervalle d'air 5. La valeur moyenne de la tension appliquée est de l'ordre de 5 Volts. Ceci induit une modification du domaine de longueurs d'onde sur lequel la transmission est maximum, permettant ainsi d'obtenir un filtre optique passe-bande accordable.According to a third embodiment of the invention represented in FIG. 1C, the optical filter comprises two parallel plates 12, 14 separated from each other by means of at least one spacer 10. The two plates parallels are for example composed of two silicon wafers with a thickness between a few micrometers and several hundreds of micrometers, for example between lμm and 300μm. The central surfaces of the two plates 12, 14 lying opposite each other receive a lower metal layer 6 and an upper layer 7. The metal layers have a thickness of between 5 and 200 nm. The spacer 10 determines the thickness of an air gap 5 existing between the two parallel plates 12, 14. The spacer can be chosen so that the air gap 5 has a thickness e substantially equal to the wavelength λo, for example L7μm. The spacer 10 is for example a ring made of piezoelectric material, and comprises two metallized faces, 19 between which a voltage Va is applied. When the value of this voltage is slightly modified, this makes it possible, by a piezoelectric effect at the level of the spacer 10, to bring the set consisting of the plates and the metal layers together or away from each other, and therefore modify the thickness e of the air gap 5. The average value of the applied voltage is of the order of 5 volts. This induces a modification of the wavelength range over which the transmission is maximum, thus making it possible to obtain a tunable bandpass optical filter.
La Demanderesse a constaté un avantage important et inattendu lorsque le choix du matériaux constituant la couche métallique utilisé pour l'ensemble des modes de réalisation décrits précédemment se porte sur le Tantale ou l'Or. A titre de comparaison, le choix d'un métal tel que le Nickel, le Platine ou tout autre métal, ne donne pas lieu à de tels résultats.The Applicant has noted an important and unexpected advantage when the choice of materials constituting the metal layer used for all of the embodiments described above relates to Tantalum or Gold. By way of comparison, the choice of a metal such as Nickel, Platinum or any other metal does not give rise to such results.
Le tableau suivant donne les grandeurs caractéristiques du filtre optique, la transmission maximum Tmax et la largeur à mi-hauteur Δλ, pour un intervalle d'air de 1 ,7 μm et des couches métalliques d'une épaisseur de 25 nm :The following table gives the characteristic quantities of the optical filter, the maximum transmission Tmax and the half-height width Δλ, for an air interval of 1.7 μm and metallic layers with a thickness of 25 nm:
Figure imgf000007_0001
Figure imgf000007_0001
Les courbes de transmission en fonction de la longueur d'onde sont représentées sur la figure 2 pour le Tantale et la figure 3 pour l'Or.The transmission curves as a function of the wavelength are shown in Figure 2 for Tantalum and Figure 3 for Gold.
Par comparaison, l'utilisation de matériaux différents du Tantale ou de l'Or donne des résultats médiocre (intervalle d'air de 1,7 μm et épaisseur des couches métalliques de 25 nm) :By comparison, the use of materials other than Tantalum or Gold gives poor results (air gap of 1.7 μm and thickness of the metallic layers of 25 nm):
Figure imgf000007_0002
La courbe de transmission en fonction de la longueur d'onde pour le Nickel est représentée sur la figure 4.
Figure imgf000007_0002
The transmission curve as a function of the wavelength for Nickel is shown in Figure 4.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Filtre optique accordable (1) du type interféromètre de Fabry-Pérot court à couches métalliques, destiné à filtrer une radiation électromagnétique le traversant selon une direction transversale ZZ' et dont le spectre en longueur d'onde est centré sur une longueur d'onde λo comprenant :1. Tunable optical filter (1) of the short Fabry-Pérot interferometer type with metal layers, intended to filter electromagnetic radiation passing through it in a transverse direction ZZ 'and whose wavelength spectrum is centered on a wavelength λo including:
- deux plaques parallèles (2, 4 ; 12, 14) séparées l'une de l'autre par l'intermédiaire d'au moins un espaceur (3 ; 10) de tel sorte qu'il existe entre lesdites plaques un intervalle d'air (5) d'épaisseur e de l'ordre de la longueur d'onde λo, - les faces des deux plaques, l'une inférieure (2 ; 12) et l'autre supérieure (4 ; 14) se trouvant en regard recevant respectivement une couche métallique inférieure (6) et supérieure (7), ledit filtre étant caractérisé en ce que pour obtenir une transmission maximum Tmax supérieure à 1 % et une largeur à mi-hauteur Δλ inférieure à SOnm dans le domaine de longueur d'onde compris entre l ,55μm et l ,85μm centré sur la longueur d'onde λo sensiblement égale à l ,7μm, les couches métalliques (6, 7) sont constituées d'un métal sélectionné panni le groupe des matériaux comprenant le Tantale et l'Or.- two parallel plates (2, 4; 12, 14) separated from one another by means of at least one spacer (3; 10) so that there exists between said plates a gap of air (5) of thickness e of the order of the wavelength λo, - the faces of the two plates, one lower (2; 12) and the other upper (4; 14) lying opposite receiving respectively a lower (6) and upper (7) metallic layer, said filter being characterized in that to obtain a maximum transmission Tmax greater than 1% and a width at half height Δλ less than SOnm in the range of length d wave between 1.55 μm and 1.85 μm centered on the wavelength λo substantially equal to 1.7 μm, the metal layers (6, 7) consist of a selected metal from the group of materials comprising Tantalum and l 'Gold.
2. Filtre optique accordable selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chacune des couches métalliques (6, 7) a une épaisseur comprise entre 5 cl 200 nm.2. Tunable optical filter according to claim 1, characterized in that each of the metal layers (6, 7) has a thickness between 5 cl 200 nm.
3. Filtre optique accordable selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plaques (2, 4 ; 12, 14) ont une épaisseur comprise entre l μm et 300 μm.3. Tunable optical filter according to one of the preceding claims, characterized in that the plates (2, 4; 12, 14) have a thickness between l μm and 300 μm.
4. Filtre optique accordable selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espaceur (3) est constitué par un matériau isolant.4. Tunable optical filter according to claim 1, characterized in that the spacer (3) consists of an insulating material.
5. Filtre optique accordable selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que pour modifier l'épaisseur de l'intervalle d'air e existant entre les deux plaques, chaque plaque (2, 4) comporte une connexion électrique (8, 9) entre lesquelles est appliquée une tension Va. 5. Tunable optical filter according to claim 1 or 4, characterized in that to modify the thickness of the air gap e existing between the two plates, each plate (2, 4) has an electrical connection (8, 9 ) between which a voltage Va is applied.
6. Filtre optique accordable selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que pour modifier l'épaisseur de l'intervalle d'air e existant entre les deux plaques, la plaque supérieure (4) comporte une connexion électrique (9) et a été gravée et percée sur une petite surface afin de pouvoir établir une connexion électrique (8) directement avec la6. Tunable optical filter according to claim 1 or 4, characterized in that to modify the thickness of the air gap e existing between the two plates, the upper plate (4) has an electrical connection (9) and a been etched and drilled on a small surface in order to be able to establish an electrical connection (8) directly with
5 couche métallique inférieure (6) disposée sur la plaque inférieure (2).5 lower metal layer (6) disposed on the lower plate (2).
7. Filtre optique accordable selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'espaceur (10) est constitué par un matériau piézoélectrique.7. Tunable optical filter according to claim 1, characterized in that the spacer (10) consists of a piezoelectric material.
0 8. Filtre optique accordable selon la revendication 1 ou 7, caractérisé en ce que pour modifier l'épaisseur de l'intervalle d'air e existant entre les deux plaques ( 12, 14), l'espaceur ( 10) comporte deux faces métallisées ( 18, 1 ) entre lesquelles est appliquée une tension Va.0 8. Tunable optical filter according to claim 1 or 7, characterized in that to modify the thickness of the air gap e existing between the two plates (12, 14), the spacer (10) has two faces metallized (18, 1) between which a voltage Va is applied.
! 5 9. Filtre optique accordable selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plaques (2, 4 ; 12, 14) sont constituées par un matériau choisi parmi le groupe des matériaux comportant le silicium, le nitrure de silicium, le verre ou le III- V-InP. ! 5 9. Tunable optical filter according to one of the preceding claims, characterized in that the plates (2, 4; 12, 14) consist of a material chosen from the group of materials comprising silicon, silicon nitride, glass or III- V-InP.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100472201C (en) * 2005-12-27 2009-03-25 中国科学院物理研究所 Sensing unit having both interaction effect and plasma oscillation effect and uses thereof
CN109884837A (en) * 2019-04-26 2019-06-14 昆山锐芯微电子有限公司 Lightwave filter

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5381232A (en) * 1992-05-19 1995-01-10 Akzo Nobel N.V. Fabry-perot with device mirrors including a dielectric coating outside the resonant cavity
DE4334578A1 (en) * 1993-10-11 1995-04-20 Dirk Winfried Dipl In Rossberg Spectrally tunable IR-sensor
EP0668490A2 (en) * 1994-02-17 1995-08-23 Vaisala Oy Electrically tunable fabry-perot interferometer produced by surface micromechanical techniques for use in optical material analysis
EP0693683A1 (en) * 1994-07-07 1996-01-24 Vaisala Oy Selective infrared detector
US5584117A (en) * 1995-12-11 1996-12-17 Industrial Technology Research Institute Method of making an interferometer-based bolometer
EP0903565A1 (en) * 1997-09-19 1999-03-24 Commissariat A L'energie Atomique Integrated tunable Fabry-Pérot interferometer
US5920391A (en) * 1995-10-27 1999-07-06 Schlumberger Industries, S.A. Tunable Fabry-Perot filter for determining gas concentration
EP0930481A2 (en) * 1995-06-07 1999-07-21 Northrop Grumman Corporation Interferometer

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5381232A (en) * 1992-05-19 1995-01-10 Akzo Nobel N.V. Fabry-perot with device mirrors including a dielectric coating outside the resonant cavity
DE4334578A1 (en) * 1993-10-11 1995-04-20 Dirk Winfried Dipl In Rossberg Spectrally tunable IR-sensor
EP0668490A2 (en) * 1994-02-17 1995-08-23 Vaisala Oy Electrically tunable fabry-perot interferometer produced by surface micromechanical techniques for use in optical material analysis
EP0693683A1 (en) * 1994-07-07 1996-01-24 Vaisala Oy Selective infrared detector
EP0930481A2 (en) * 1995-06-07 1999-07-21 Northrop Grumman Corporation Interferometer
US5920391A (en) * 1995-10-27 1999-07-06 Schlumberger Industries, S.A. Tunable Fabry-Perot filter for determining gas concentration
US5584117A (en) * 1995-12-11 1996-12-17 Industrial Technology Research Institute Method of making an interferometer-based bolometer
EP0903565A1 (en) * 1997-09-19 1999-03-24 Commissariat A L'energie Atomique Integrated tunable Fabry-Pérot interferometer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100472201C (en) * 2005-12-27 2009-03-25 中国科学院物理研究所 Sensing unit having both interaction effect and plasma oscillation effect and uses thereof
CN109884837A (en) * 2019-04-26 2019-06-14 昆山锐芯微电子有限公司 Lightwave filter

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