WO2010133642A1 - Optisches filter und ein verfahren zur herstellung eines optischen filters - Google Patents

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Harald Schenk
Thilo Sandner
Christian Schirrmann
Florenta Costache
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Definitions

  • the present invention relates to an optical filter and a method of manufacturing an optical filter, and more particularly to a linear variable optical filter suitable for optical spectroscopy.
  • optical spectroscopy it is possible to determine the spectral composition of radiation sources. It is also possible to investigate to what extent the spectral composition of a radiation is modified by introducing samples (transmission or reflection). From the specific wavelength-dependent transmission, reflection or absorption, it is possible to deduce substance-specific constituents, properties, bonding conditions, band structure (band gaps) and other physical and chemical properties. By means of optical spectroscopy, materials can thus be characterized. Similarly, dynamic, time-dependent physical and chemical processes can be investigated.
  • Dispersive spectrometer There are different approaches to the realization of a spectrometer: 1) Dispersive spectrometer. The most common approach is based on the use of a dispersive element, such. As a prism or, more often, a grid. The incident light is decomposed by the dispersive element into its spectral components and imaged onto a multichannel detector, so that each detector element is assigned an intensity and a wavelength range. Alternatively, the dispersive element is tilted, so that the spectrum can be detected sequentially in time by a single detector.
  • FT spectrometer Fourier transform (FT) spectrometers are based on the interference of two sub-beams, which are usually generated by means of a Michelson interferometer. When changing the optical path length difference interference minima and maxima are traversed. The intensity is recorded depending on the optical path length difference of the partial beams with a detector. By means of a Fourier transformation, the wavelength-dependent intensity - the spectrum - is calculated.
  • FT spectrometers have advantages especially for low intensities compared to many other spectrometer types (eg Jaquinot advantage). Disadvantageous are the large dimensions of such spectrometers and the high sensitivity to shocks and vibrations. This disadvantage is potentially removed by novel MEMS-based approaches, which generally lower the resolution of these approaches. Because the spectrum is always taken sequentially FT spectrometers do not allow the detection of fast spectral changes.
  • AOTF Acoustic Optical Tunable Filter
  • This periodic variation acts as a grating for the incident light.
  • the periodicity of the grating is changed.
  • the detector is arranged so that it can detect the intensity of the first diffraction order. If the excitation frequency is changed, the first diffraction order of a different wavelength strikes the detector.
  • the spectrum is thus recorded temporally sequentially. Disadvantages in addition to the sequential detection are the high costs for such modulators and the high adjustment effort.
  • Fabry-Perot filter The mode of action of Fabry-Perot filters is based on multiple interference. In the simplest case, two partially transparent mirrors are arranged plane-parallel. Only wavelengths that satisfy the interference condition are transmitted by the filter. The decisive factor is the distance between the mirrors. To record a complete spectrum, the distance between the mirrors is changed and the intensity is recorded as a function of the distance. From the mathematical relationship between distance and wavelength, the intensity can be plotted as a function of wavelength. Here, too, adversely affects the temporal sequential acquisition of the spectrum.
  • LVOF linear variable optical filter
  • LVOFs z As an integrated spectrometer LVOFs z. As used in US 2002/0131047 Al.
  • Figure 2 shows such a conventional linear variable optical filter (LVOF), with a first partially transparent mirror Ia, a second partially transparent mirror Ib, which are arranged tilted from one another from a left end 4 to a right end 6.
  • the LVOF 10 is combined with the mutually tilted mirrors 1 a and 1 b with a line detector 2.
  • the wavelength ⁇ i ⁇ ⁇ is transmitted at the left end 4, where the distance between the two mirrors is lowest, and strikes the underlying detector element 5.
  • the wavelength ⁇ 2 ⁇ ⁇ satisfies the constructive interference condition, where: ⁇ 2 > ⁇ i.
  • ⁇ describes the bandpass width which depends on the finesse of the filter, which in turn is essentially determined by the reflectances of the mirrors.
  • the central wavelength of the filter is ( ⁇ 2 - ⁇ i) / 2.
  • the present invention has the object to provide a spectrometer, which is characterized by a small size, low production costs, as well as low shock and vibration insensitivity and at the same time high flexibility in terms of wavelength range and resolution offers.
  • the present invention is based on the finding that an optical filter with variably adjustable central wavelength and resolution can be created by a first and second partially transparent mirror being separated from one another by a deformable spacer, wherein the deformable spacer by applying an electrical voltage to the optical filter changes the distance between the first and second partially transparent mirrors.
  • the change in the spacing may consist in that the first and second partially transparent mirrors are arranged parallel to one another or above one another in terms of area and the spacing of the mirrors arranged in parallel is changed relative to one another.
  • the central wavelength of the optical filter can be varied.
  • the spacer can be deformed in such a way that the first partially transparent mirror has a tilt with respect to the second partially transparent mirror and the tilt is changed by applying the voltage or by changing the applied voltage.
  • variable spacer comprises an electro-active material which either contracts or expands upon application of an electrical voltage such that a change in the voltage causes a change in the distance.
  • the first and second partially transparent mirrors may, for example, each form a plane or a plate so that a linearly variable optical filter results at a relative tilting.
  • this linear variable optical filter can also be produced by surface micro- mechanics.
  • the optical filter includes one or more transparent mirror plates that can be tilted via actuator elements made of electroactive material, wherein the distance between the mirror plates can be adjusted.
  • the two mirrors can have a pre-tilt, which is realized by an additional spacer.
  • the pre-tilting can be realized for example by a fusible material, wherein the fusible material may comprise, for example, a polymer.
  • the additional te spacers for setting a pre-tilting of a passive or an active (optical) material are provided.
  • the optical filter comprises a detector array, wherein the detector array comprises a plurality of one-dimensionally arranged detector cells (e.g., photocells) and the optical filter is disposed on the detector array.
  • the detector array comprises a plurality of one-dimensionally arranged detector cells (e.g., photocells) and the optical filter is disposed on the detector array.
  • the optical filter is realized as a two-dimensional arrangement, so that, for example, the tilt is formed along one of the two directions and along the other of the two directions either the tilt does not change or different detectors for different wavelength ranges are arranged.
  • the tilt is formed along one of the two directions and along the other of the two directions either the tilt does not change or different detectors for different wavelength ranges are arranged.
  • both a wide spectrum and a selected high resolution area can be accommodated.
  • This can for example be realized in such a way that the center distance is the same for all filters arranged one after the other along the other of the two directions, but the tilting of the individual filters is different.
  • Embodiments thus also comprise a two-dimensional optical filter, wherein the tilt in the one direction of the detector elements is uniform and the optical filter can thus be used as a spectral, spatially resolving (one-dimensional) sensor.
  • the electroactive material may optionally be activated by two transparent electrodes, the two transparent electrodes being disposed on two opposite sides of the electroactive material.
  • a wedge or a plane-parallel stack of electroactive material is arranged between the first and second partially transparent mirrors, the electroactive material simultaneously having an opaque This function is fulfilled by the incident light passing through the electroactive material as it propagates between the first and second partially transparent mirrors.
  • an electrode may be formed as a resistance or resistance layer over which a voltage drops, so that, for example, a voltage profile along the tilting direction is formed when different electrical potentials are applied to different contact regions of the resistance layer. The potentials can then be selected, for example, such that a uniform tilt results.
  • additional electrodes may also be used to compensate for the optical properties, in particular any interfering dispersion.
  • the first and second mirrors may be fabricated by a thin metal film deposited on a substrate, such as glass, to provide a partially transparent mirror.
  • the transparency can be adjusted in such a case over the layer thickness of the thin metal film layer.
  • the semi-transparent mirrors in the form of thin metal films can also be made in combination with dielectric layers.
  • the partially transparent mirrors of the optical filter can also be made of a dielectric layer stack which forms a Bragg reflector.
  • electroactive materials for example, materials with dielectric, electrostrictive, electrochemo-mechanical, piezoelectric or elastic properties come into question.
  • the electroactive materials include, for example, an ionic polymer-metal composite, a mechanical-chemical polymer / gel, a liquid crystal elastomer, or shape memory polymer / alloys.
  • polymers or copolymers and polymer blends can be used, for example, as electroactive materials.
  • the electroactive material may further comprise an alloy or a mixture (composite / nanocomposite).
  • the electroactive material may be a ceramic or a polymer-ceramic composite.
  • a wafer bonding process may be used to apply, for example, the top mirror (either the spacer or the electroactive material).
  • the Dektektorzeile is planarized and then the lower mirror (the mirror, which faces the detector) is arranged on the detector / detector line.
  • the properties of the electroactive material may be optimized by nanoparticles or nanoparticles, both in terms of electrical and optical properties.
  • the optical filter has an integrated position sensor, wherein optionally integrated light-emitting diodes or additional photodiodes or even elements of the detector row can be used for this purpose.
  • optionally integrated light-emitting diodes or additional photodiodes or even elements of the detector row can be used for this purpose.
  • laser diodes can also be used for the position sensor. It is also possible to use external light sources for calibration.
  • the position sensor can, for example piezoresistive or piezoelectric work and also can be exploited in the position sensors also interference effects.
  • the signals of the position sensor system can also be used for a control system of the optical system in further exemplary embodiments.
  • filters are used to set and maintain the desired wavelength range and / or the central wavelength. This may be important, for example, in order to be independent of drift and external influences, such as a change in temperature.
  • electrodes or electrode plates can be formed either on two opposite sides of a deformable (flexible) material or arranged on the mirror plane and the mirrors define the flexible material on both sides, so that when a voltage is applied to the two electrode regions, an electrostatic force is exerted which causes the two mirrors to either tilt towards one another or attract or repel each other in parallel.
  • Embodiments of the present invention can be used for a variety of applications.
  • the optical filter may be used in telecommunications (e.g., optical data transmission) or in the areas of DWDM (Dense Wavelength Division Multiplex) or WDM (Wavelength Division Multiplex).
  • spectrometers based on the linear variable optical filters according to embodiments may be used in mobile devices and / or chemical analysis and / or food control and analysis.
  • chemometric analyzes can also be performed with such type of spectrometer.
  • optical filter in combination with a one- or multi-dimensional displacement device, so that a spectrally resolved two-dimensional image can be recorded.
  • the spectrally resolved two-dimensional image can be used, for example, for a plastic sensor. or used for sorting waste.
  • Other applications include water analysis, food analysis, blood analysis, gas analysis and environmental metrology.
  • Embodiments may also be used to influence organic light emitting diodes (OLEDs) or liquid crystal displays (LCDs), for example, in terms of color determination, intensity, and Mura.
  • OLEDs organic light emitting diodes
  • LCDs liquid crystal displays
  • the above object is thus achieved by an LVOF according to the prior art is extended so that the distance and the tilt angle of the mirror are implemented flexibly adjustable.
  • Flexible means that both parameters (distance and tilt angle) can be adjusted independently of each other and without intervention in the optical system during operation of the filter.
  • the center distance By adjusting the center wavelength, the center wavelength can be set.
  • the tilt angle By adjusting the wavelength range can be selected.
  • the fundamental resolution in the range of a central wavelength can be increased by reducing the wavelength range (tilt angle). This makes it possible to record a spectrum within a large wavelength range and, if necessary, to record the spectrum with higher resolution in selected (or all) areas without having to exchange optical or dispersive components.
  • the same time to produce such a filter in a small size inexpensive to manufacture and has due to the stiffness of the actuators used a very low shock and vibration sensitivity.
  • Fig. 2 is an illustration of a conventional linear variable optical filter
  • Fig. 3 is a cross-sectional view through a variable optical filter having four contact surfaces
  • Fig. 4 is a cross-sectional view through a variable optical filter disposed on a detector array
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of a variable optical filter with electroactive material as an optical transmission medium
  • FIG. 8 is a plan view of a two-dimensional variable optical filter array
  • FIG. 9 shows a representation of process steps for the production of an optical filter according to exemplary embodiments.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an optical filter having a first partially transparent mirror Ia, a second partially transparent mirror Ib and a deformable spacers 7, 15, which is arranged between the first and second partially transparent mirror Ia, Ib.
  • a distance 20a between the first partially transparent mirror 1a and the second partially transparent mirror 1b can be varied as a function of an (electrical) voltage U applied to the optical filter.
  • the spacer 7, 15 can change the distance 20, for example, by tilting the first partially transparent mirror 1a with respect to the second partially transparent mirror 1b, so that the tilting 2Or is at a variable distance 20a along the tilting direction (horizontal direction in FIG 1) leads.
  • the tilting 2Or corresponds to a tilting angle that can be adjusted, for example, in the order of 0.05 ° or in a range between 0 ° and 1 ° or between 0 ° and 0.1 °.
  • the first partially transparent mirror 1a is configured such that an incident light beam 3 can pass through the first partially transparent mirror 1a and the second partially transparent mirror Ib splits the incident light beam 3 into a transmission component 3t and a reflection component 3a, the reflected component 3r at the second partially transparent mirror Mirror Ib is reflected and then reflected back to the first partially transparent mirror Ia.
  • a part of the reflected light beam 3r will pass through the second partially transparent mirror 1b and interfere with the transmission component 3t, so that, depending on the phase shift between the transmission component 3t and the reflection component 3r interference pattern arises.
  • the constructive interference condition is given only for certain wavelengths, the largest wavelength being just twice the distance 20a.
  • the linearly variable optical filter as shown in FIG. 1, now has the effect that, along the tilting direction (horizontal direction), the constructive interference condition for different wavelengths is satisfied, such that another function of the incident position of the incident light 3 Wavelength from the incident light 3 is filtered.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a first exemplary embodiment of deformable spacers 7, which are arranged between the first partially transparent mirror 1a and the second partially transparent mirror 1b, a first deformable spacer 7a and a second deformable spacer 7b.
  • a first electrode 8a is formed, between the first spacer 7a and the first partially transparent Mirror 1a, a second electrode 8b is formed, a third electrode 8c is formed between the second deformable spacer 7b and the second partially transparent mirror 1b, and a fourth electrode 8d is formed between the second deformable spacer 7b and the first partially transparent mirror 1a.
  • FIG 3 thus shows a first embodiment of an adjustable LVOF in cross-section, with adjustable LVOF also referred to as Adjustable Linear Variable Optical Filter (ALVOF).
  • AVOF Adjustable Linear Variable Optical Filter
  • both deformable spacers 7a, b may have the same nominal thickness together with their respective electrodes 8a-8d after the manufacturing process.
  • electroactive material for example, the following materials can be used: dielectric elastomers, electrostrictive polymers, electrochemo-mechanical polymers, ionic polymer-metal composites, mechanical-chemical polymers / gels, ferroelectric polymers, piezoelectric polymers and ceramics , Liquid Crystal Elastomers, Shape Memory Polymers and Alloys.
  • silicones viscoelastic foams, BTO, PZT, PVDF, copolymers of PVDF (PVDF-TrFE, PVDF-TFE), odd-nylons, VDCN, polyurea, as well as composites such.
  • Polymer blends PVF 2 - nylon
  • polymer ceramics PVDF - PZT
  • nanocomposites ie nanoparticles of an electroactive inorganic material such as BTO in a polymer matrix
  • carbon nanotubes monomorphic, bimorphic or polymorphic structure.
  • the electrodes 8 a - 8 d are made of an electrically conductive material, such as. Al, Au, AlSiCu, ITO, CdO, Ag, Cu, conductive polymers, ....
  • the electrodes 8a-8d are electrically isolated from each other and can be subjected to an electrical potential independently of each other. In the production and for the operation, it may be favorable to electrically connect two of the electrodes with one another (for example, in combination 8a with 8c or 8b with 8d permissible). If an electrical voltage is present between the electrodes 8a and 8b, then the spacer 7a expands or contracts.
  • either the inverse piezoelectric effect eg PVDF, PVDF copolymers or polymer-polymer composites
  • a first voltage can be applied between the first and second electrodes 8a and 8b, which in turn leads to a deformation of the first deformable spacer 7a.
  • a second voltage can be applied between the third electrode 8c and the fourth electrode 8d, which in turn leads to a deformation of the second deformable spacer 7b. If the first and the second voltage are different from one another or if the material of the first and second deformable spacers 7a and 7b are different from one another, the application of the first and second voltage leads to different deformations of the first spacer 7a and the second spacer. 7b. As a consequence, the first partially transparent mirror 1a is tilted with respect to the second partially transparent mirror 1b and a linearly variable optical filter is formed.
  • first and second electrodes 8a, 8b or between the third and fourth electrodes 8c, 8d which lead to the first partially transparent mirror 1a being in contrast to the second partially transparent mirror 1b. shifts so that the distance 20 along the horizontal axis in FIG. 3 remains constant.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment in which the optical filter, as shown for example in FIG. 3, is arranged on a detector row 9, the detector row 9 having a plurality of detector elements 19.
  • the detector elements 19 may, for example, have photodiodes and be formed, for example, in a substrate as semiconductor components.
  • the individual detector elements 19 measure the intensity of the incident radiation 3 which can pass the linear optical filter 10 at the respective location (along the connecting line between the first and second spacers 7a, b) of the detector element 19. As described above, only that wavelength range can pass through the optical filter for which the constructive interference condition is met, so that the individual detector elements 19 can detect a different wavelength range. On the other hand, it is also possible if the Tilting of the first semi-transparent mirror Ia relative to the second partially transparent mirror Ib is very small, so that both are almost parallel, that the linearly variable optical filter is sensitive only for one wavelength. In this case, the individual detector elements 19 can detect the entire bandpass width ⁇ .
  • the bandpass width ⁇ depends on the finesse of the filter, the finesse being given by the reflectivity of the partially transparent mirrors. The higher the reflectivity of the partially transparent mirrors 1a and 1b, the greater the finesse, since with increased reflectivity multiple reflections play an increasing role, so that even the smallest deviations from the constructive interference condition lead to an extinguishing effect (destructive interference).
  • first deformable spacer 7a may be formed with the first and second electrodes 8a, b, and instead of the second deformable spacer 7b, a fixed spacer may also be formed.
  • a voltage by applying a voltage, only the distance on one side is changed, while the distance remains fixed on the other side.
  • the central wavelength and the wavelength range are not independently adjustable.
  • the maximum stroke of the structures used as actuators as deformable spacers 7a and 7b is limited by material properties and / or by the maximum usable electrical voltage. Should a very large wave Length range are detected, so it is advantageous if the ALFOV is made so that the two mirrors already without applying an electrical potential have a tilt (pre-tilting).
  • FIG. 5 shows such a component in cross-section, wherein, compared to the exemplary embodiment as shown in FIG. 3, the deformable first spacer 7a has been supplemented by a further (passive) spacer 13, so that even with absent tension a pre-tilting between the first semitransparent mirror Ia (upper mirror) and the second partially transparent mirror Ib (lower mirror) is formed.
  • the left layer stack is higher than the right by the thickness of 13.
  • the upper mirror 1a is applied by a pick-and-place method, it may be necessary to use an adhesion-promoting layer 14a, 14b due to the different heights of the spacers 7 and 13.
  • this layer z. B. realized by a polymer having a suitably low melting temperature, so despite the different heights of the spacers and a wafer bonding method can be used.
  • a plurality of optical filters can be simultaneously fabricated in parallel on a wafer, the partially transparent mirrors being formed by common layers which are later separated by dicing.
  • a thicker than the additional spacer 13 layer of the polymer is applied to the different height spacers.
  • the temperature is increased so much that the polymer can be plastically deformed.
  • the process control is designed in such a way that the upper mirror 1a has suitable contact with all spacers via the polymer.
  • the temperature is increased so that the polymer can be plastically deformed in a very simple way, ie it almost reaches the liquid state. Due to adhesion, the mirror plate 1a is then drawn to the spacer while the polymer is displaced.
  • this process can be assisted by additionally applying a suitably high pressure to the mirror plate 1a for plastic deformation.
  • an integrated spectrometer is again realized.
  • a first adhesion-promoting layer 14a can be formed between the second electrode 8b and the first partially transparent mirror 1a
  • a second adhesion-promoting layer 14b can be formed between the fourth electrode 8d and the first partially transparent mirror 1a.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of an ALVOF in which, in contrast to the exemplary embodiment shown in FIG. 4, the actuating material itself forms the optical wedge.
  • the electrodes 8 are formed in a planar shape, so that a first electrode surface 8e is separated from a second electrode surface 8f by an actuator layer 15.
  • the actuator layer 15, for example, again comprises an electroactive material, so that the distance between the first electrode layer 8e and the second Electrode layer 8f is variable depending on the applied voltage.
  • the first electrode layer 8e or the second electrode layer 8f have, for example, a first and second layer thickness d1, d2, which have a suitably chosen thickness d (see below).
  • the preparation can be carried out, for example, as follows.
  • the first transparent electrode layer 8e eg ITO: indium tin oxide or CdO
  • the detector line 9 should be very planar. Typical production methods of detector lines seldom ensure this. Therefore, they have to be modified or, after the actual production, further process steps have to be carried out in order to achieve a sufficiently flat surface.
  • planarization layers eg, oxides such as doped silicate glass, polymers such as polyimide or the like
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the electroactive material is applied as an actuator layer 15 to the first electrode layer 8e. This happens z. B. by spin-on, by spray coating o- by bonding. Finally, the upper (second) electrode layer 8f, which is transparent like the first electrode layer 8e, is applied to the actuator layer 15.
  • first electrode layer 8e for example, a first voltage Ui can be applied, and if the second electrode layer 8f has a sufficient resistance, different potentials can be applied to opposite end points (for example, a voltage U 2) the left horizontal end and a voltage U 3 at a right horizontal end)
  • the actuator layer 15 has a uniform thickness.
  • the potentials U 2 and U 3 are chosen equal.
  • the electrical voltage U x - U 2 is then decisive for the homogeneous layer thickness.
  • the voltage Ui - U 3 ⁇ 0 V is applied to the right side, which leads to a reduction in the film thickness or enlargement, depending on the effect and sign of the voltage. This case (layer thickness reduction on the right side) is the case shown in FIG.
  • the tilting is exactly wedge-shaped if, along the electrical resistance formed by the second electrode layer 8 f, the voltage U 3 -U 2 drops linearly, ie a potential gradient which varies linearly develops between the electrode layers.
  • This can be achieved by suitable material selection, processing, design (eg by a layer thickness profile of the electrode layer 8f) and wiring in a very good approximation.
  • the mirroring layers are preferably applied between the detector row 9 and lower electrode layer 8e or onto the upper electrode layer 8f.
  • the mirroring layers may, for example, in turn comprise vapor-deposited thin metal layers or a transparent substrate such as, for example, glass. Due to the dispersion of the material used as a wedge, the wavelengths are not mapped linearly on the detector line, so that, for example, different detector elements 19 detect a different large wave increment from ⁇ . An approximate correction becomes possible if additional, separated, transparent electrodes are used, so that the layer thickness can be locally adjusted.
  • the refractive index is wavelength-independent and, in the case of such materials, the wavelength range from ⁇ i to ⁇ 2 is uniformly imaged in the ALVOF due to the wedge-shaped tilting on the detector line arranged below.
  • the wavelength increment from detector element to detector element is identical (with equidistant arrangement of the detector elements).
  • Each detector element 19 detects, for example, the wavelength increment ⁇ / r, where r is the number of detector elements 19.
  • r is the number of detector elements 19.
  • FIG. 7a shows a typical course of the functional relationship between the refractive index n and the wavelength ⁇ .
  • the refractive index n decreases with increasing wavelength as shown in Figure 7a.
  • gaseous media such as air
  • the dispersion is generally negligible. Therefore, dispersion effects are negligible for all ALVOF in which the gap between the two semi-transparent mirrors Ia, Ib is filled with a gas (e.g., air).
  • the dispersion which is introduced via the partially transparent mirror Ia, Ib and possibly further layers, is also negligible in many cases.
  • these layers are relatively thick and have a material with significant dispersion, so this leads to an ALVOF that the wavelengths are no longer linearly mapped to the underlying detector line 19.
  • certain wavelength ranges are determined to be inaccurate with a resolution predetermined by the detector spacing, and other wavelength ranges too inaccurate. This is the case in particular when an actuator layer 15 with a high dispersion is used.
  • the distances of the detector elements 19 are adjusted according to the present dispersion of the materials used. This is possible both for an ALVOF with a gas and for an active or deformable layer between the partially transparent mirrors, wherein the deformable layer is formed for example as a wedge 15 between the mirrors.
  • the thickness d of the electrodes 8e or 8f passing through from left to right could be selected to suit the dispersion, so that they are not constant, for example.
  • the first layer thickness d 1 of the first electrode layer 8 f in FIG. 6 can change continuously from the potential U 2 to the potential U 3 , so that the voltage drop on the individual sections between the contacts against which U 2 and U 3 lie differs strongly changed due to the resistance change.
  • the layer thickness dl can increase or decrease linearly or non-linearly. The thicker the electrode, the lower the resistance and the lower the voltage applied at that point.
  • Such a thickness structuring can be achieved, for example, by gray-scale lithography of a photoresist with subsequent etching to transfer the structure into the electrode material. In principle, a method of nanoprint lithography is also conceivable.
  • FIG. 7b shows an alternative electrode form, wherein the layer electrode 8f or 8e is structured perpendicular to the propagation of the light (perpendicular to the plane of the drawing), for example from left to right (and thus in its width b).
  • FIG. 7b shows a plan view of the optical filter, specifically in the propagation direction of the incident light.
  • the detector elements 19 are arranged equidistantly and are also at least partially covered by a lower layer electrode 8e.
  • the upper layer electrode 8 f is designed in such a way that it continuously increases in width in the direction of the detector row 19 (for example, increases from a first width b 1 to a second width b 2).
  • the width gain may be a nonlinear radio tion and be chosen such that the nonlinear dispersion effect is compensated.
  • Figure 7b shows a width variation of the electrode suitable for dispersion compensation.
  • variable layer width leads to a variable sheet resistance and thus to a variable voltage drop.
  • the electrode is narrow (for example, on the left side with a width b1)
  • the electrical resistance is correspondingly high, so that the voltage drop is higher there and the geometric layer thickness becomes lower, which compensates for a high refractive index n.
  • the electrical resistance on the right side is lower due to the larger width b2 of the electrode, and thus less voltage is dropped there, causing the geometric layer thickness to be larger, which will compensate for a correspondingly lower refractive index n.
  • a transparent substrate eg glass
  • a purely adjustable filter can be produced, which can be introduced, for example, into an optical beam path.
  • FIG. 8 shows an embodiment of a two-dimensional ALOVF in a top view.
  • the cross-sectional views of FIGS. 3 to 6 are shown, for example, along the section line 17.
  • M 4 mutually independent ALVOFs are arranged parallel to one another on a common substrate.
  • the top layer 16 in supervision generally corresponds to FIG Mirroring layer of the upper mirror 1a.
  • Fig. 8 thus shows a first optical filter 10a, a second optical filter 10b, a third optical filter and a fourth optical filter 10d arranged vertically to each other.
  • the individual detector elements 19 are arranged.
  • the first and the second partially transparent mirror Ia and Ib may extend over the entire two-dimensionally formed surface and have a uniform tilt in the horizontal direction (along the section line 17).
  • the vertical direction then provides a spatial resolution.
  • the illustrated filter is sensitive to the same central wavelength with the same resolution - but can determine a position along the vertical direction. For example, it is thus possible to spectrally analyze a passing or passing medium perpendicular to the direction of flow (for example, parallel to the section line 17).
  • the tilting from right to left is made uniform for all M ALOVFs (or the tiltable mirror is produced from one part and there are not separate electrodes for each row). From right to left, the spectral information is thus captured. From top to bottom the spectral information as a function of the place.
  • the element can be used as a one-dimensional spatially resolving spectral sensor. In combination with a one-dimensional displacement device (e.g., parallel to section line 17) or above z. B. a conveyor belt thus two-dimensional, spectrally resolved images can be recorded.
  • the incident light can be widened so that all M ALVOFs are irradiated simultaneously.
  • Each of the ALVOFs can then be used for another wavelength range and / or another central wavelength can be used.
  • one ALVOF can be used for a wide spectral range and the others for detection within selected narrow spectral ranges.
  • different detectors that are optimized for specific wavelengths can be used.
  • the first and second partially transparent mirrors Ia and Ib for each of the four optical filters 10a-IOd can be tilted separately.
  • the first optical filter 10a to carry out a coarse frequency resolution, for example, during which time the second optical filter 10b already provides an improved spectral resolution.
  • the third and fourth optical filters 10c and 10d can then provide detail resolutions. This is possible, for example, in that the first optical filter 10a has a greater tilt than the second optical filter 10b and the third and fourth optical filters 10c, d have a smaller tilt than those of the first and second optical filters.
  • an integrated position sensor can be used, which allows the distance and the tilt angle of the mirror plates 1 a, 1 b to be determined.
  • This sensor can, for. B. from an integrated light source, which provides a reference light of known intensity, in combination with a photodiode or a photodiode array.
  • the structure may be selected so that the light source, as an LED or laser diode (both having a finite divergence), radiates from below onto the tilted mirror plate.
  • the beam reflected by the tilted mirror plate strikes the photodiode, whereby, depending on the tilt, a certain intensity hits the photodiode.
  • the intensity is thus a measure of the tilt.
  • the intensity changes due to the finite divergence of the light source as a function of the distance between the two mirrors. gel plates.
  • the actual detector row 9 can also be used to determine the position of the mirrors.
  • the light source used for determining the position is switched off if a measurement is to be carried out with the detector line 9.
  • the light (reference light) for position determination can also be coupled from the outside. If the wavelength is known, or if the wavelengths are known, a calibration can be carried out directly via the detector line 9.
  • Tilt angle and distance can also be detected capacitively.
  • the capacity determined by a pair of electrodes (8a, b or 8c, d) is determined on the left and right of the component, one electrode being connected to the fixed mirror and the other electrode being connected to the tiltable mirror. From the capacity of the right electrode can be closed on the distance of the mirror plates right, from the capacity of the left electrode to the distance left. From the difference, the tilt angle can be determined.
  • the tilt / deflection is caused by electrostatic forces.
  • the mentioned capacitive position selection can also be used as an actuator.
  • the mirror plates can be adjusted with respect to one another in terms of distance and tilt angle.
  • one possible construction would include a deformable spacer 7 having a spring with a spring restoring force, so that table force overcomes the spring restoring force.
  • another elastically deformable material eg rubber, gel, foam or the like.
  • FIGS. 91 to 9VI show process steps on the basis of cross-sectional drawings for the production of an optical filter according to exemplary embodiments.
  • a transparent substrate 11 which may comprise glass, for example.
  • a first optical coating 12a and a second optical coating 12b are applied, which provides the desired reflection properties.
  • the coating may consist, for example, of a thin metal layer (Au, Ag, Al,...), Of a dielectric layer stack (Bragg reflector) or of an antireflection coating.
  • the first electrode 8a is applied to the first optical coating 12a in a first contact region, and analogously, the third electrode 8c is applied to the first coating 12a in a second contact region.
  • a conductive layer can be applied over the entire surface and structured in the form of electrodes.
  • the first deformable spacer 7a is applied to the first electrode 8a, and the second deformable spacer 7b is applied to the third electrode 8c.
  • This can in turn be done by applying the entire area of the actuator layer (eg of electroactive material) and also structuring it so that the deformable spacers are then formed.
  • FIG. 9V shows how the second electrode 8b is formed on the first spacer 7a and at the same time the fourth electrode 8d is formed on the second deformable spacer 7b.
  • a transparent substrate with optical compensation as shown in FIG. 911, is again applied to the second electrode 8b and the fourth electrode 8d.
  • the transparent substrate may optionally have only one-sided or, as shown, a two-part optical coating and may be bonded to the device in accordance with the state of FIG. 9V.
  • the substrate 11 with the optical coating 12a and 12b, as shown in FIG. 911, constitutes the first partially transparent mirror 1a and the substrate with the optical compensation, as in FIG. 9VI to the second and fourth electrodes 8b, 8d is formed, the first partially transparent mirror Ia.
  • the manufacturing process can also take place in the laminated pane, which results in significant cost savings due to the parallel process management, as it can be produced in parallel per each wafer (wafer) several of these components.
  • a pick-and-place method can also be used, which allows greater flexibility in small quantities.
  • Process steps for producing or increasing the adhesion between individual layers and structures may include, for example, conventional tempering methods, anodic, eutectic or glass solder bonding methods.
  • the wiring can be done to the outside. This can be z.
  • vias by means of special openings in the mirrors to allow wire bonding, or by leading out of the contacts - also on stages - by additional interconnects.

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Abstract

Ein Spektrometer umfasst einen ersten teiltransparenten Spiegel (1a), einen zweiten teiltransparenten Spiegel (1b), einen verformbaren Abstandshalter (7a, 7b), der zwischen dem ersten teiltransparenten Spiegel (1a) und dem zweiten teiltransparenten Spiegel (1b) angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Detektorelementen. Der verformbare Abstandshalter (7a, 7b) ist ausgebildet, um einen Abstand zwischen dem ersten teiltransparenten Spiegel (1a) und dem zweiten teiltransparenten Spiegel (1b) in Abhängigkeit einer angelegten Spannung derart zu verändern, dass der erste teiltransparente Spiegel (1a) und der zweite teiltransparente Spiegel (1b) zueinander verkippt angeordnet sind. Die Mehrzahl von Detektorelementen sind entlang der Verkippungsrichtung des ersten und zweiten teiltransparenten Spiegels (1a, 1b) angeordnet, um unterschiedliche Wellenlängen einer einfallenden Strahlung zu detektieren.

Description

Optisches Filter und ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Filters
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Filter und ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Filters und insbesondere auf ein linear variables optisches Filter, welches zur optischen Spektroskopie geeignet ist.
Die optische Spektroskopie umfasst die Analyse elektromagnetischer Strahlung in einem bestimmten Frequenzband. Dabei wird jeder Frequenz eine Intensität zugeordnet. Im Wesent- liehen beschränkt man sich dabei auf das elektromagnetische Spektrum vom UV- bis zum MIR-Bereich (UV = ultraviolet, IR = infrarot, MIR= mittleres infrarot) . Teilweise werden Untersuchungen jedoch auch im DUV (deep ultraviolet) oder im FIR (far infrared) durchgeführt.
Mittels optischer Spektroskopie ist es möglich die spektrale Zusammensetzung von Strahlungsquellen zu bestimmen. Auch kann untersucht werden, in welchem Maß die spektrale Zusammensetzung einer Strahlung durch Einbringen von Proben (Transmission oder Reflexion) modifiziert wird. Aus der bestimmten wellenlängenabhängigen Transmission, Reflexion o- der Absorption kann auf stoffspezifische Bestandteile, Eigenschaften, Bindungsverhältnisse, Bandstruktur (Bandlücken) und weitere physikalische und chemische Eigenschaften geschlossen werden. Mittels der optischen Spektroskopie können somit Materialien charakterisiert werden. Ebenso können dynamische, zeitabhängige physikalische und chemische Prozesse untersucht werden.
Es existieren verschiedene Ansätze zur Realisierung eines Spektrometers : 1) Dispersive Spektrometer . Der am weitesten verbreitete Ansatz beruht auf der Verwendung eines dispersiven Elements, wie z. B. eines Prismas oder, häufiger, eines Gitters. Das einfallende Licht wird durch das dispersive EIe- ment in seine spektralen Bestandteile zerlegt und auf einen Multikanaldetektor abgebildet, so dass jedem Detektorelement eine Intensität und ein Wellenlängenbereich zugeordnet wird. Alternativ wird das dispersive Element verkippt, so dass das Spektrum zeitlich sequentiell von einem Einzelde- tektor erfasst werden kann.
Um hohe Flexibilität für die Bandbreite und die Zentralwellenlänge des Spektrometers zu erreichen und auch hohe Flexibilität in Bezug auf die Auflösung zu erzielen, sind ver- schiedene Bauteile, wie Linsen oder Spiegel, einstellbare Schlitze, gegebenenfalls verschiedene dispersive Elemente und Detektoren erforderlich. Dies macht den Aufbau komplex und die Abmessungen groß, was sich auch in einem verhältnismäßig hohen Preis widerspiegelt.
2) FT-Spektrometer. Fourier-Transform- (FT-) Spektrometer basieren auf der Interferenz von zwei Teilstrahlen, die üblicherweise mittels eines Michelson-Interferometers generiert werden. Bei Änderung der optischen Weglängendifferenz werden Interferenzminima und -maxima durchlaufen. Die Intensität wird abhängig von der optischen Weglängendifferenz der Teilstrahlen mit einem Detektor aufgenommen. Mittels einer Fourier-Transformation wird die wellenlängenabhängige Intensität - das Spektrum - errechnet. FT-Spektrometer ha- ben vor allem für geringe Intensitäten im Vergleich zu vielen anderen Spektrometertypen Vorteile (z. B. Jaquinot- Vorteil) . Nachteilig wirken sich die großen Abmessungen solcher Spektrometer und die hohe Empfindlichkeit gegenüber Schocks und Vibrationen aus. Dieser Nachteil wird poten- tiell durch neuartige auf MEMS beruhenden Ansätzen beseitigt, wobei im Allgemeinen die Auflösung durch diese Ansätze sinkt. Da das Spektrum immer sequentiell aufgenommen wird, erlauben FT-Spektrometer nicht die Erfassung schneller spektraler Veränderungen.
3) AOTF (Acousto Optical Tunable Filter) : Eine stehende a- kustische Welle wird eingesetzt, um in einem transparenten
Kristall periodische Brechungsindexvariationen hervorzurufen. Diese periodische Variation wirkt für das einfallende Licht als Gitter. Durch Frequenzänderung der akustischen Welle wird die Periodizität des Gitters geändert. Üblicher- weise wird der Detektor so angeordnet, dass er die Intensität der ersten Beugungsordnung erfassen kann. Wird die Anregungsfrequenz geändert, so trifft auf den Detektor die 1. Beugungsordnung einer anderen Wellenlänge. Durch Variation der akustischen Anregungsfrequenz wird also das Spektrum zeitlich sequentiell aufgenommen. Nachteilig neben der sequentiellen Erfassung sind die hohen Kosten für solche Modulatoren und der hohe Justageaufwand.
4) Fabry-Perot-Filter . Die Wirkungsweise von Fabry-Perot- Filtern beruht auf Vielfachinterferenz. Im einfachsten Fall werden zwei teiltransparente Spiegel planparallel angeordnet. Nur Wellenlängen, welche die Interferenzbedingung erfüllen werden von dem Filter transmittiert . Entscheidend ist dabei der Abstand der Spiegel. Zur Erfassung eines kom- pletten Spektrums wird der Abstand der Spiegel verändert und die Intensität als Funktion des Abstands aufgenommen. Aus der rechnerischen Beziehung zwischen Abstand und Wellenlänge kann die Intensität wellenlängenabhängig aufgetragen werden. Auch hier wirkt sich nachteilig die zeitlich sequentielle Erfassung des Spektrums aus.
5) LVOF (Linear Variable Optical Filter) : Der Ansatz ist ähnlich dem des Fabry-Perot-Filters mit dem Unterschied, dass die beiden Spiegel nicht planparallel sondern leicht verkippt zueinander angeordnet werden. Entlang der Verkippung ergeben sich somit unterschiedliche Interferenzbedingungen. Dies führt dazu, dass entlang der Verkippung unterschiedliche Wellenlängen transmittiert werden. In US 6,909,548 B2 wird beschrieben, dass die Variabilität bzgl. der transmittierenden Wellenlänge dadurch erreicht wird, dass der Lichtstrahl je nach gewünschter zu transmit- tierender Wellenlänge auf eine bestimmte Position entlang der Verkippung positioniert wird. Alternativ wird der Filter translatorisch verschoben.
Als integriertes Spektrometer werden LVOFs z. B. wie in US 2002/0131047 Al eingesetzt. Figur 2 zeigt einen solchen herkömmlichen linear variablen optischen Filter (LVOF) , mit einem ersten teiltransparente Spiegel Ia, einem zweiten teiltransparenten Spiegel Ib, die verkippt zueinander von einem linken Ende 4 zu einem rechten Ende 6 angeordnet sind. Wie in Figur 2 gezeigt, wird der LVOF 10 mit den zueinander verkippt angeordneten Spiegeln Ia und Ib mit einem Zeilendetektor 2 kombiniert. Bei senkrechtem (vertikalen) Lichteinfall 3 wird am linken Ende 4, wo der Abstand der beiden Spiegel am geringsten ist, die Wellenlänge λi ± Δλ transmittiert und trifft auf das darunter liegende Detektorelement 5. Am rechten Ende 6 erfüllt die Wellenlänge λ2 ± Δλ die konstruktive Interferenzbedingung, wobei gilt: λ2 > λi. Δλ beschreibt die Bandpassbreite, die von der Finesse des Filters abhängt, welche wiederum wesentlich durch die Reflexionsgrade der Spiegel bestimmt wird. Die Zentralwellenlänge des Filters ergibt sich zu (λ2 -λi)/2.
Die geforderten Verkippungswinkel liegen üblicherweise in der Größenordnung von 0.05°. Die feinmechanische Herstel- lung ist daher sehr schwierig. Ein erster Ansatz LVOF- Filter in Oberflächenmikromechanik herzustellen ist in A. Emadi, H. Wu, S. Grabarnik, G. de Graaf and R. F. Wollfen- buttel, FABRICATION OF TAPERED OPTICAL STRUCTURES USING RESIST REFLOW, Proc. of 19th MicroMechanics Europe Workshop, Aachen (2008) beschrieben.
Allen bisher bekannten Lösungen ist gemeinsam, dass der Wellenlängenbereich λ2 - λi aufgrund des festen Verkippungs- winkels nicht einstellbar ist. Die prinzipiell erzielbare Auflösung ist somit ebenfalls determiniert und ergibt sich aus der Anzahl N der Detektorelemente nach: Auflösung = (X2
Figure imgf000007_0001
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Spektrometer zur Verfügung zu stellen, das sich durch eine geringe Baugröße, geringe Herstellungskosten, sowie geringe Schock- und Vibrationsunempfindlichkeit auszeichnet und gleichzeitig hohe Flexibilität in Bezug auf den Wellenlängenbereich und die Auflösung bietet.
Dieser Aufgabe wird durch ein optisches Filter nach An- spruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Filters nach Anspruch 20 gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein optisches Filter mit variabel einstellbarer Zent- ralwellenlänge und Auflösung dadurch geschaffen werden kann, dass ein erster und zweiter teiltransparenter Spiegel durch einen verformbaren Abstandshalter voneinander getrennt sind, wobei der verformbare Abstandshalter durch Anlegen einer elektrischen Spannung an das optische Filter den Abstand zwischen dem ersten und zweiten teiltransparenten Spiegel ändert.
Die Änderung des Abstands kann zum einen darin bestehen, dass der erste und zweite teiltransparente Spiegel flächen- mäßig zueinander parallel oder übereinander angeordnet sind und der Abstand der parallel angeordneten Spiegel zueinander verändert wird. Dadurch lässt sich die Zentralwellenlänge des optischen Filters variieren. Bei weiteren Ausfüh- rungsbeispielen kann ferner der Abstandshalter derart verformt werden, dass der erste teiltransparente Spiegel eine Verkippung in Bezug auf den zweiten teiltransparenten Spiegel aufweist und die Verkippung durch Anlegen der Spannung oder durch Änderung der angelegten Spannung verändert wird.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen weist der variable Abstandshalter ein elektroaktives Material auf, welches bei Anlegen einer elektrischen Spannung sich entweder zusammen- zieht oder sich ausdehnt, so dass durch eine Spannungsänderung, eine Änderung des Abstandes bewirkt wird. Indem durch das elektroaktive Material sowohl die Verkippung als auch der mittlere Abstand des ersten und zweiten Spiegels einstellbar sind, können damit die Zentralwellenlänge (Mitten- frequenz) und der Wellenlängenbereich (Auflösung) unabhängig eingestellt werden.
Der erste und zweite teiltransparente Spiegel können beispielsweise jeweils eine Ebene oder eine Platte bilden, so dass sich bei einer relativen Verkippung ein linear variabler optischer Filter ergibt. Die Verkippung ist durch den Verkippungswinkel (= Schnittwinkel der Flächennormalen der beiden Spiegel) gegeben. Dieser linear variable optische Filter kann optional ebenfalls durch eine Oberflächenmikro- mechanik hergestellt werden.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen enthält das optische Filter eine oder mehrere transparente Spiegelplatten, die über Aktorelemente aus elektroaktivem Material verkippt werden können, wobei der Abstand zwischen den Spiegelplatten eingestellt werden kann.
Optional können die beiden Spiegel eine Vorverkippung aufweisen, die durch einen zusätzlichen Abstandshalter reali- siert wird. Die Vorverkippung kann beispielsweise durch ein aufschmelzbares Material realisiert werden, wobei das aufschmelzbare Material beispielsweise ein Polymer aufweisen kann. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann der zusätzli- che Abstandshalter zur Einstellung einer Vorverkippung aus einem passiven oder einem aktiven (optischen) Material bestehen.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen weist das optische Filter eine Detektorzeile auf, wobei die Detektorzeile eine Vielzahl eindimensional angeordneter Detektorzellen (z.B. Photozellen) umfasst und das optische Filter auf der Detektorzeile angeordnet ist.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist das optische Filter als eine zweidimensionale Anordnung realisiert, so dass beispielsweise die Verkippung entlang einer der zwei Richtungen ausgebildet ist und entlang der anderen der zwei Richtungen entweder die Verkippung sich nicht ändert oder aber unterschiedliche Detektoren für unterschiedliche Wellenlängenbereiche angeordnet sind. Bei derartigen zweidimensionalen Anordnungen kann sowohl ein breites Spektrum als auch ein ausgewählter Bereich mit hoher Auflösung auf- genommen werden. Das kann beispielsweise derart realisiert werden, dass der Mittenabstand für alle entlang der anderen der zwei Richtungen nacheinander angeordneten Filter gleich ist, die Verkippung der einzelnen Filter jedoch unterschiedlich ist. Ausführungsbeispiele umfassen somit ebenso ein zweidimensionales optisches Filter, wobei die Verkippung in der einen Richtung der Detektorelemente einheitlich ist und das optische Filter somit als spektraler, ortsauflösender (Eindimensional) -Sensor verwendet werden kann.
Das elektroaktives Material kann optional durch zwei transparente Elektroden aktiviert werden, wobei die zwei transparenten Elektroden auf zwei gegenüber liegenden Seiten des elektroaktiven Materials angeordnet sind.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist zwischen dem ersten und zweiten teiltransparenten Spiegel ein Keil oder ein planparalleler Stapel aus elektroaktivem Material angeordnet, wobei das elektroaktive Material gleichzeitig eine op- tische Funktion erfüllt, indem das einfallende Licht das elektroaktive Material bei der Ausbreitung zwischen dem ersten und zweiten teiltransparenten Spiegel passiert. In einem solchen Fall kann beispielsweise eine Elektrode als Widerstand oder Widerstandsschicht ausgebildet sein, über die eine Spannung abfällt, so dass sich beispielsweise ein Spannungsprofil entlang der Verkippungsrichtung ausbildet, wenn unterschiedliche elektrische Potentiale an unterschiedliche Kontaktbereiche der Widerstandsschicht angelegt werden. Die Potentiale können dann beispielsweise derart gewählt werden, dass sich eine gleichmäßige Verkippung ergibt. Optional können ferner zusätzliche Elektroden verwendet werden, um die optischen Eigenschaften - insbesondere eine eventuell störende Dispersion - auszugleichen.
Der erste und zweite Spiegel können bei Ausführungsbeispielen beispielsweise durch einen dünnen Metallfilm hergestellt werden, der auf einem Substrat wie beispielsweise Glas aufgedampft wird, so dass sich dadurch ein teiltrans- parenter Spiegel ergibt. Die Transparenz kann in einem solchen Fall über die Schichtdicke der dünnen Metallfilmschicht eingestellt werden. Die teiltransparenten Spiegel in Form von dünnen Metallfilmen können ebenfalls in Kombination mit dielektrischen Schichten hergestellt werden. Die teiltransparenten Spiegel des optischen Filters können auch aus einem dielektrischen Schichtstapel, der einen Bragg- Reflektor bildet, hergestellt werden.
Als elektroaktive Materialien kommen beispielsweise Materi- alien mit dielektrischen, elektrostriktiven, elektrochemo- mechanischen, piezoelektrischen oder elastischen Eigenschaften in Frage. Alternativ weisen die elektroaktiven Materialien beispielsweise einen ionischen Polymer- Metallkomposit, ein mechanisch-chemisches Polymer/Gel, ei- nen Liquid Crystal Elastomer, oder Shape Memory Polymer/Legierungen auf. Insbesondere können beispielsweise als elektroaktive Materialien Polymere oder Copolymere sowie Polymerblends genutzt werden. Das elektroaktive Material kann ferner eine Legierung oder ein Gemisch (Kompo- sit/Nanokomposit) aufweisen. Ferner kann bei Ausführungsbeispielen das elektroaktive Material eine Keramik oder Po- lymer-Keramik-Komposit sein.
Bei der Herstellung des optischen Filters kann beispielsweise ein Waferbondverfahren genutzt werden, um beispielsweise den oberen Spiegel aufzubringen (entweder auf den Abstandshalter oder das elektroaktive Material) . Um eine aus- reichende optische Qualität zu erreichen, wird bei Ausführungsbeispielen außerdem die Dektektorzeile planarisiert und anschließend wird der untere Spiegel (der Spiegel, der dem Detektor zugewandt ist) auf den Detektor/Detektorzeile angeordnet .
Bei weiteren Ausführungsbeispielen können die Eigenschaften des elektroaktiven Materials durch Nanoteilchen oder Nano- partikel optimiert werden - sowohl in Bezug auf elektrische als auch optische Eigenschaften.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen weist das optische Filter eine integrierte Positionssensorik auf, wobei optional integrierte lichtemittierende Dioden oder zusätzliche Photodioden oder auch Elemente der Detektorzeile dazu verwen- det werden können. Alternativ können für die Positionssensorik ebenfalls Laserdioden eingesetzt werden. Außerdem ist es möglich, externe Lichtquellen für eine Kalibrierung zu nutzen.
Um die Verkippungswinkel und den Abstand der teiltransparenten Spiegel bestimmen zu können, können beispielsweise kapazitive Messungen genutzt werden. Die Positionssensorik kann beispielsweise piezoresistiv oder piezoelektrisch arbeiten und außerdem können in der Positionssensorik eben- falls Interferenzeffekte ausgenutzt werden.
Die Signale der Positionssensorik können bei weiteren Ausführungsbeispielen ebenfalls für ein Regelsystem des opti- sehen Filters genutzt werden, um den gewünschten Wellenlängenbereich und/oder die Zentralwellenlänge einzustellen und zu halten. Dies kann beispielsweise wichtig sein, um gegenüber Drift und externen Einflüssen, wie beispielsweise ei- ner Temperaturänderung, unabhängig zu sein.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen wird die elektrostatische Anziehung oder Abstoßung ausgenutzt, um eine Verkippung/Auslenkung der teiltransparenten Spiegel zu erreichen, wobei dazu beispielsweise Elektroden oder Elektrodenplatten entweder an zwei gegenüber liegenden Seiten eines verformbaren (flexiblen) Materials ausgebildet sein können oder aber auf der Spiegelebene angeordnet sind und die Spiegel das flexible Material beidseitig begrenzen, so dass bei An- legen einer Spannung an den beiden Elektrodenbereichen eine elektrostatische Kraft ausgeübt wird, die dazu führt, dass die beiden Spiegel sich entweder zueinander verkippen oder aber parallel zueinander anziehen oder abstoßen.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können für vielfältige Anwendungen eingesetzt werden. Zum Beispiel kann das optische Filter in der Telekommunikation eingesetzt werden (z.B. optische Datenübertragung) oder auch in den Bereichen DWDM (Dense Wavelength Division Multiplex) oder WDM (Wavelength Division Multiplex) . Ferner können Spektrometer, die auf den linear variablen optischen Filtern gemäß Ausführungsbeispielen basieren, in mobilen Geräten und/oder chemischen Analytik und/oder Lebensmittelkontrolle und -analyse eingesetzt werden. Schließlich können mit solcher Art von Spektrometer auch chemometrische Analysen durchgeführt werden.
Es ist bei weiteren Ausführungsbeispielen ebenfalls möglich, den optischen Filter in Kombination mit einer ein- oder mehrdimensionalen Verschiebungseinrichtung zu betreiben, so dass ein spektral aufgelöstes zweidimensionales Bild aufgenommen werden kann. Das spektral aufgelöste zweidimensionale Bild kann beispielsweise für eine Plastiksor- tierung oder zur Müllsortierung verwendet werden. Andere Anwendungen umfassen die Wasseranalyse, Lebensmittelanalyse, Blutanalyse, Gasanalyse und die Umweltmesstechnik.
Ausführungsbeispiele können ebenfalls dazu genutzt werden, um organische lichtemittierende Dioden (OLED) oder Flüssigkeitskristallanzeigen (LCD-Displays) beispielsweise hinsichtlich der Farbbestimmung, der Intensität und Mura zu beeinflussen.
Erfindungsgemäß wird somit die oben gestellt Aufgabe gelöst, indem ein LVOF nach dem Stand der Technik so erweitert wird, dass der Abstand und der Verkippungswinkel der Spiegel flexibel einstellbar realisiert sind. Flexibel meint dabei, dass beide Parameter (Abstand und Verkippungswinkel) während des Betriebs des Filters unabhängig voneinander und ohne Eingriff in das optische System eingestellt werden können. Durch Einstellung des Mittenabstands kann die Zentralwellenlänge festgelegt werden. Durch Einstellung des Verkippungswinkels kann der Wellenlängenbereich gewählt werden. Bei N Detektoren kann die prinzipielle Auflösung im Bereich einer Zentralwellenlänge erhöht werden, indem der Wellenlängenbereich (Verkippungswinkel) reduziert wird. Damit wird es möglich ein Spektrum innerhalb eines großen Wellenlängenbereichs aufzunehmen und bei Bedarf in ausgesuchten (oder allen) Bereichen das Spektrum mit höherer Auflösung aufzunehmen ohne optische oder dispersive Komponenten austauschen zu müssen. Gleichzeitig ist ein solcher Filter in geringer Größe herzustellen, kostengünstig zu fertigen und besitzt aufgrund der Steifheit der verwendeten Aktoren eine sehr geringe Schock- und Vibrationsempfindlichkeit .
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines optischen Filters gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Darstellung eines herkömmlichen linear variablen optischen Filters;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht durch ein variables optisches Filter mit vier Kontaktflächen;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht durch ein variables optisches Filter, der auf einer Detektorzeile angeordnet ist;
Fig. 5 ein variables optisches Filter mit einer Vorver- kippung;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines variablen optischen Filters mit elektroaktivem Material als op- tisches Transmissionsmedium;
Fig. 7a, b eine Darstellung der Dispersion und eine Elektrodenanordnung zur Dispersionskompensation;
Fig. 8 eine Draufsicht auf ein zweidimensional ausgebildetes variierbares optisches Filter-Array; und
Fig. 9 eine Darstellung von Prozessschritten für die Herstellung eines optischen Filters gemäß Ausfüh- rungsbeispielen.
Bezüglich der nachfolgenden Beschreibung sollte beachtet werden, dass bei den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen gleiche oder gleichwirkende Funktionselemente gleiche Bezugszeichen aufweisen und somit die Beschreibung dieser Funktionselemente in verschiedenen Ausführungsbeispielen untereinander austauschbar sind. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Filters mit einem ersten teiltransparenten Spiegel Ia, einen zweiten teiltransparenten Spiegel Ib und einen verform- baren Abstandshalter 7, 15, der zwischen dem ersten und zweiten teiltransparenten Spiegel Ia, Ib angeordnet ist. Ein Abstand 20a zwischen dem ersten teiltransparenten Spiegel Ia und dem zweiten teiltransparenten Spiegel Ib ist in Abhängigkeit einer an das optische Filter angelegten (e- lektrischen) Spannung U veränderbar. Der Abstandshalter 7, 15 kann dabei beispielsweise den Abstand 20 dadurch verändern, dass der erste teiltransparente Spiegel Ia bezüglich des zweiten teiltransparenten Spiegels Ib verkippt wird, so dass die Verkippung 2Or zu einem variablen Abstand 20a ent- lang der Verkippungsrichtung (horizontalen Richtung in der Figur 1) führt. Die Verkippung 2Or entspricht einem Verkip- pungswinkel, der beispielsweise in der Größenordnung von 0,05° oder in einem Bereich zwischen 0° und 1° oder zwischen 0° und 0,1° einstellbar ist.
Der erste teiltransparente Spiegel Ia ist ausgebildet, dass ein einfallender Lichtstrahl 3 den ersten teiltransparenten Spiegel Ia passieren kann und der zweite teiltransparente Spiegel Ib spaltet den einfallenden Lichtstrahl 3 in einen Transmissionsanteil 3t und einen Reflexionsanteil 3a auf, wobei der reflektierte Anteil 3r an dem zweiten teiltransparenten Spiegel Ib reflektiert und anschließend an dem ersten teiltransparenten Spiegel Ia zurück reflektiert wird. Als Folge wird ein Teil des reflektierten Licht- Strahls 3r den zweiten teiltransparenten Spiegel Ib passieren und mit dem Transmissionsanteil 3t interferieren, so dass in Abhängigkeit der Phasenverschiebung zwischen dem Transmissionsanteil 3t und dem Reflexionsanteil 3r ein In- terferenzmuster entsteht. Wenn die Phasenverschiebung zwischen dem durchgelassenen und dem reflektierten Lichtstrahl 3t und 3r ein ganzzahliges Vielfaches einer Wellenlänge beträgt, so kommt es zu einer Verstärkung (konstruktive In- terferenz) und wenn die Phasendifferenz (2n+l)π/2 für n=l, 2, 3, ... beträgt, so kommt es zu einer Auslöschung, so dass diese Spektralteile eliminiert werden (destruktiven Interferenz) . Im allgemeinen kommt es an den teiltransparenten Spiegeln Ia, b zu einer Mehrfachreflexion, so dass der Reflexionsanteil 3r mehrfach zwischen dem ersten und dem zweiten teiltransparenten Spiegel Ia und Ib reflektiert wird und bei jeder Reflexion ein Teil den jeweiligen teiltransparenten Spiegel passiert. Für einen bestimmten Abstand 20a ist die konstruktive Interferenzbedingung nur für bestimmte Wellenlängen gegeben, wobei die größte Wellenlänge gerade den doppelten Abstand 20a beträgt. Der linear variable optische Filter, wie er in Figur 1 dargestellt ist, hat nun den Effekt, dass entlang der Verkippungsrichtung (horizontale Richtung) die konstruktive Interferenzbedin- gung für verschiedene Wellenlängen erfüllt ist, so dass in Abhängigkeit der Einfallsposition des einfallenden Lichtes 3 eine andere Wellenlänge aus dem einfallenden Licht 3 gefiltert wird.
Figur 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels für verformbare Abstandshalter 7, die zwischen dem ersten teiltransparenten Spiegel Ia und dem zweiten teiltransparenten Spiegel Ib ein erster verformbarer Abstandshalter 7a und ein zweiter verformbarer Abstandshal- ter 7b angeordnet sind. Zwischen dem ersten verformbaren Abstandshalter 7a und dem zweiten teiltransparenten Spiegel Ib ist eine erste Elektrode 8a ausgebildet, zwischen dem ersten Abstandshalter 7a und dem ersten teiltransparenten Spiegel Ia ist eine zweite Elektrode 8b ausgebildet, zwischen dem zweiten verformbaren Abstandshalter 7b und dem zweiten teiltransparenten Spiegel Ib ist eine dritte Elektrode 8c ausgebildet und zwischen dem zweiten verformbaren Abstandshalter 7b und dem ersten teiltransparenten Spiegel Ia ist eine vierte Elektrode 8d ausgebildet.
Die Figur 3 zeigt somit ein erstes Ausführungsbeispiel für ein einstellbares LVOF im Querschnitt, wobei einstellbare LVOF auch als Adjustable Linear Variable Optical Filter (ALVOF) bezeichnet werden. Beide verformbare Abstandshalter 7a, b können beispielsweise zusammen mit ihren jeweiligen Elektroden 8a - 8d nach dem Herstellungsprozess die gleiche nominelle Dicke aufweisen. Als elektroaktives Material kön- nen beispielsweise folgende Materialien genutzt werden: dielektrische Elastomere, elektrostriktive Polymere, e- lektrochemo-mechanische Polymere, ionische Polymer-Metall- Komposite, mechanisch-chemische Polymere / Gele, ferro- elektrische Polymere, piezoelektrische Polymere und Kerami- ken, Liquid Crystal Elastomere, Shape Memory Polymere und Legierungen. Andere Beispiele sind Silikone, viskoelasti- sche Schäume, BTO, PZT, PVDF, Copolymere von PVDF (PVDF- TrFE, PVDF-TFE), odd-Nylons, VDCN, Polyurea, sowie Komposi- te wie z. B. Polymerblends (PVF2 - Nylon), Polymer-Keramik (PVDF - PZT), Nanokomposite (d. h. Nanopartikel eines e- lektroaktiven anorganischen Materials wie BTO in einer Polymer matrix) , Kohlenstoff-Nanoröhrchen (Carbon nanotubes), in monomorpher-, bimorpher- oder polymorpher Struktur, hergestellt. Die Elektroden 8a - 8d sind aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, wie z. B. Al, Au, AlSiCu, ITO, CdO, Ag, Cu, leitende Polymere, ... . Die Elektroden 8a - 8d sind elektrisch voneinander isoliert und können unabhängig voneinander mit einem elektrischen Potential beaufschlagt werden. In der Herstellung und für den Betrieb kann es günstig sein zwei der Elektroden elektrisch miteinander zu verbinden (z.B. in der Kombination 8a mit 8c oder 8b mit 8d zulässig) . Liegt zwischen den Elektroden 8a und 8b eine elektrische Spannung an, so dehnt bzw. kontrahiert sich der Abstandshalter 7a. Entscheidend für die Kontraktion bzw. gegebenen- falls Elongation ist dabei je nach gewähltem Material entweder der inverse piezoelektrische Effekt (z. B. PVDF, PVDF-Copolymere oder Polymer-Polymer Komposite) , die auf dem dielektrischen Effekt beruhende Kontraktion (z. B. BCB, Elastomere) , die Elektrostriktion oder andere Effekte, wel- che die jeweiligen elektroaktiven Materialien auszeichnen.
Als konkretes Beispiel kann zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 8a und 8b eine erste Spannung angelegt werden, die ihrerseits zu einer Verformung des ersten ver- formbaren Abstandshalters 7a führt. In analoger Weise kann zwischen der dritten Elektrode 8c und der vierten Elektrode 8d eine zweite Spannung angelegt werden, die ihrerseits zu einer Verformung des zweiten verformbaren Abstandshalters 7b führt. Sofern die erste und die zweite Spannung vonein- ander unterschiedlich sind bzw. sofern das Material der ersten und zweiten verformbaren Abstandshalter 7a und 7b voneinander unterschiedlich ist, führt das Anlegen der ersten und zweiten Spannung zu unterschiedlichen Verformungen des ersten Abstandshalters 7a und des zweiten Abstandshal- ters 7b. Als Konsequenz wird der erste teiltransparente Spiegel Ia in Bezug auf den zweiten teiltransparenten Spiegel Ib verkippt und es entsteht ein linear variabler optischer Filter.
Alternativ können auch gleiche Spannungen zwischen der ersten und zweiten Elektrode 8a, 8b bzw. zwischen der dritten und vierten Elektrode 8c, 8d angelegt werden, die dazu führen, dass der erste teiltransparente Spiegel Ia sich im Vergleich zu dem zweiten teiltransparenten Spiegel Ib pa- rallel verschiebt, so dass der Abstand 20 entlang der horizontalen Achse in der Fig. 3 konstant bleibt.
Da links und rechts aber auch unterschiedliche Spannungen angelegt werden können, kann ein unterschiedlicher Abstand der Glasplatten am linken und rechten Ende erreicht werden. Damit ist sowohl eine Einstellung des Verkippungswinkels als auch eine Änderung des Mittenabstands möglich. Dies resultiert in der Einstellbarkeit des Wellenlängenbereichs und der Zentralwellenlänge.
Die Herstellung eines solchen Bauelements erfolgt idealerweise mittels mikromechanischer Techniken, da hier Schichtdicken exakt eingestellt werden können, eine submikrometer- genaue Justage und Strukturierung von Schichten möglich ist und Schichten mit sehr hoher Homogenität aufgebracht werden können.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das optische Filter, wie es beispielsweise in der Figur 3 gezeigt ist, auf eine Detektorzeile 9 angeordnet ist, wobei die Detektorzeile 9 eine Vielzahl von Detektorelementen 19 aufweist. Die Detektorelemente 19 können beispielsweise Photodioden aufweisen und beispielsweise in einem Substrat als Halblei- terbauelemente ausgebildet sein.
Die einzelnen Detektorelemente 19 messen die Intensität der einfallenden Strahlung 3, die an dem jeweiligen Ort (entlang der Verbindungslinie zwischen dem ersten und zweiten Abstandshalter 7a, b) des Detektorelements 19 den linear optischen Filter 10 passieren können. Wie zuvor beschrieben, kann lediglich jener Wellenlängenbereich das optische Filter passieren, für den die konstruktive Interferenzbedingung erfüllt ist, so dass die einzelnen Detektorelemente 19 einen unterschiedlichen Wellenlängenbereich detektieren können. Andererseits ist es ebenfalls möglich, wenn die Verkippung des ersten teiltransparenten Spiegels Ia relativ zu dem zweiten teiltransparenten Spiegel Ib sehr klein ist, so dass beide nahezu parallel sind, dass der linear variable optische Filter nur für eine Wellenlänge sensitiv ist. Die einzelnen Detektorelemente 19 können in diesem Fall die gesamte Bandpassbreite Δλ erfassen. Die Bandpassbreite Δλ hängt von der Finesse des Filters ab, wobei die Finesse durch das Reflexionsvermögen der teiltransparenten Spiegel gegeben ist. Die Finesse wird umso größer, je höher das Re- flexionsvermögen der teiltransparenten Spiegel Ia und Ib ist, da bei erhöhtem Reflexionsvermögen Mehrfachreflexionen eine zunehmende Rolle spielen, so dass bereits kleinste Abweichungen von der konstruktiven Interferenzbedingung zu einen Auslöschungseffekt (destruktiven Interferenz) führen.
Somit entsteht ein Spektrometer mit einstellbarem Wellenlängenbereich und einstellbarer Zentralwellenlänge.
Optional braucht auch nur der erste verformbare Abstands- halter 7a mit der ersten und zweiten Elektrode 8a, b ausgebildet sein und statt des zweiten verformbaren Abstandshalters 7b kann auch ein fester Abstandshalter ausgebildet sein. Damit wird durch Anlegen einer Spannung lediglich der Abstand auf der einen Seite verändert, während der Abstand auf der anderen Seite fixiert bleibt. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel sind jedoch die Zentralwellenlänge und der Wellenlängenbereich nicht unabhängig voneinander einstellbar.
Der maximale Hub der als Aktoren eingesetzten Strukturen als verformbare Abstandshalter 7a und 7b ist durch Materialeigenschaften und/oder durch die maximal einsetzbare e- lektrische Spannung begrenzt. Soll ein sehr großer Wellen- längenbereich erfasst werden, so ist es vorteilhaft wenn der ALFOV so hergestellt wird, dass die beiden Spiegel bereits ohne Anlegen eines elektrischen Potentials eine Verkippung aufweisen (Vorverkippung) .
Figur 5 zeigt ein solches Bauelement im Querschnitt, wobei im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel wie es in der Figur 3 gezeigt ist, der verformbare erste Abstandshalter 7a durch einen weiteren (passiven) Abstandshalter 13 ergänzt wurde, so dass selbst bei abwesender Spannung eine Vorverkippung zwischen dem ersten teiltransparenten Spiegel Ia (oberer Spiegel) und dem zweiten teiltransparenten Spiegel Ib (unterer Spiegel) ausgebildet ist.
Durch einseitige Einbringung des weiteren (passiven) Abstandshalters 13 wird der linke Schichtstapel um die Dicke von 13 höher als der rechte. Wird der obere Spiegel Ia durch ein Pick-and-Place-Verfahren aufgebracht, so kann aufgrund der unterschiedlichen Höhen der Abstandshalter 7 und 13 eine haftvermittelnde Schicht 14a, 14b nötig sein. Wird diese Schicht z. B. durch ein Polymer mit geeignet niedriger Aufschmelztemperatur realisiert, so ist trotz der unterschiedlichen Höhen der Abstandshalter auch ein Wafer- bondverfahren einsetzbar. Bei dem Waferbondverfahren können mehrere optische Filter gleichzeitig parallel auf einem Wa- fer gefertigt werden, wobei die teiltransparenten Spiegel durch gemeinsame Schichten gebildet werden, die später durch Vereinzeln getrennt werden.
Bei diesem Verfahren wird auf die unterschiedlich hohen Abstandshalter eine gegenüber dem zusätzlichen Abstandshalter 13 dickere Schicht des Polymers aufgebracht. Während der Bondung wird die Temperatur soweit erhöht, dass das Polymer plastisch verformt werden kann. Die Prozessführung wird so gestaltet, dass der obere Spiegel Ia mit allen Abstandhaltern über das Polymer geeignet Kontakt hat. Nach Vereinze- lung der Bauelemente wird dann die Temperatur soweit erhöht, dass das Polymer sehr einfach plastisch verformt werden kann, also schon fast den flüssigen Zustand erreicht. Aufgrund von Adhäsion wird die Spiegelplatte Ia dann zum Abstandshalter gezogen, während das Polymer verdrängt wird. Gegebenenfalls kann dieser Prozess unterstützt werden, indem zur plastischen Verformung zusätzlich ein geeignet hoher Druck auf die Spiegelplatte Ia ausgeübt wird. In Kombination mit einer Detektorzeile 9 wird wiederum ein integ- riertes Spektrometer realisiert.
Konkret kann beispielsweise zwischen der zweiten Elektrode 8b und dem ersten teiltransparenten Spiegel Ia eine erste haftvermittelnde Schicht 14a und zwischen der vierten E- lektrode 8d und dem ersten teiltransparenten Spiegel Ia kann eine zweite haftvermittelnde Schicht 14b ausgebildet sein. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode 8a und der zweiten Elektrode 8b und/oder einer weiteren elektrischen Spannung zwischen der dritten Elektrode 8c und der vierten Elektrode 8d kann die voreingestellte Verkippung vergrößert oder verkleinert werden. Der zusätzliche Abstandshalter 13 kann optional auch als aktives Element, bzw. aus einem elektroaktiven Material hergestellt werden, so dass bei angelegter Spannung die Verkippung noch weiter erhöht werden kann.
Figur β zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein AL- VOF, bei dem im Unterschied zu dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel das aktuierende Material selbst den opti- sehen Keil bildet. Die Elektroden 8 sind flächenförmig ausgebildet, so dass eine erste Elektrodenfläche 8e von einer zweiten Elektrodenfläche 8f durch eine Aktorschicht 15 getrennt ist. Die Aktorschicht 15 weist beispielsweise wiederum ein elektroaktives Material auf, so dass der Abstand zwischen der ersten Elektrodenschicht 8e und der zweiten Elektrodenschicht 8f in Abhängigkeit der angelegten Spannung variierbar ist. Die erste Elektrodenschicht 8e oder die zweite Elektrodenschicht 8f weisen beispielsweise ein erste und zweite Schichtdicke dl, d2 auf, die eine geeignet gewählte Dicke d aufweisen (siehe unten) .
Die Herstellung kann beispielsweise wie folgt erfolgen. Auf die Detektorzeile 9 ist die erste transparente Elektrodenschicht 8e (z. B. ITO: Indium-Zinn-Oxid oder CdO) Schicht- förmig aufgebracht. Um eine hohe optische Güte zu erreichen, sollte die Detektorzeile 9 sehr planar sein. Typische Herstellungsverfahren von Detektorzeilen gewährleisten dies selten. Daher sind diese zu modifizieren oder es sind im Anschluss an die eigentliche Herstellung weitere Prozess- schritte durchzuführen, um eine ausreichend plane Oberfläche zu erzielen. Insbesondere werden Planarisierungsschichten (z. B. Oxide, wie dotiertes Silicatglas, Polymere, wie z. B. Polyimid o. a.) abgeschieden und gegebenenfalls durch Temperatur und/oder mittels Chemisches-Mechanisches- Polieren (CMP) behandelt.
Auf die erste Elektrodenschicht 8e wird das elektroaktive Material als Aktorschicht 15 aufgebracht. Dies geschieht z. B. durch Aufschleuderverfahren, durch Sprühbeschichtung o- der durch Bonden. Auf die Aktorschicht 15 wird schließlich die obere (zweite) Elektrodenschicht 8f aufgebracht, die wie die erste Elektrodenschicht 8e transparent ist.
Bei der ersten Elektrodenschicht 8e kann beispielsweise ei- ne erste Spannung Ui angelegt werden, und wenn die zweite Elektrodenschicht 8f einen ausreichenden Widerstand aufweist, können unterschiedliche Potentiale an gegenüber liegenden Endpunkten angelegt werden (z.B. eine Spannung U2 an dem linken horizontalen Ende und eine Spannung U3 an einem rechten horizontalen Ende)
Liegt zwischen der ersten und zweiten Elektrodenschicht 8e und 8f keine Spannung an, so weist die Aktorschicht 15 eine einheitliche Dicke auf. Um eine homogene Veränderung der Schichtdicke zu erzielen, werden die Potentiale U2 und U3 gleich gewählt. Die elektrische Spannung Ux - U2 ist dann maßgeblich für die homogene Schichtdicke. Um eine keilför- mige Deformation zu erzielen werden die Potentiale Ui, U2 und U3 beispielsweise wie folgt gewählt: Ui = 0 V (z.B. Masse) , U2 = 0 V, U3 ≠ 0 V. Am linken Ende liegt damit keine Spannung an und die Schicht ist nicht deformiert. An der rechten Seite liegt die Spannung Ui - U3 ≠ 0 V an, was, je nach Effekt und Vorzeichen der Spannung, zu einer Schichtdickenverringerung oder Vergrößerung führt. Dieser Fall (Schichtdickenverringerung auf der rechten Seite) ist der in Figur 6 gezeigte Fall.
Die Verkippung ist exakt keilförmig, wenn entlang des durch die zweite Elektrodenschicht 8f gebildeten elektrischen Widerstands die Spannung U3 - U2 linear abfällt, d.h. ein sich linear änderndes Potentialgefälle zwischen den Elektrodenschichten herausbildet. Dies kann durch geeignete Ma- terialwahl, Prozessierung, Design (z.B. durch ein Schichtdickenprofil der Elektrodenschicht 8f) und Beschaltung in sehr guter Näherung erreicht werden.
In der Figur 6 nicht gezeigt sind die Verspiegelungsschich- ten, die vorzugsweise zwischen der Detektorzeile 9 und untere Elektrodenschicht 8e bzw. auf die obere Elektrodeschicht 8f aufgebracht werden. Die Verspiegelungsschichten können beispielsweise wiederum aufgedampfte dünne Metallschichten oder ein transparentes Substrat wie beispielswei- se Glas umfassen. Aufgrund der Dispersion des als Keil eingesetzten Materials werden die Wellenlängen nicht linear auf der Detektorzeile abgebildet, so dass beispielsweise unterschiedliche Detek- torelemente 19 ein verschied großes Welleninkrement aus Δλ detektieren. Eine näherungsweise Korrektur wird möglich, wenn zusätzliche, separierte, transparente Elektroden verwendet werden, so dass lokal die Schichtdicke angepasst werden kann.
Bei Materialien, die keine Dispersion aufweisen, ist der Brechungsindex Wellenlängen-unabhängig und bei derartigen Materialien wird im ALVOF aufgrund der keilförmigen Verkippung der Wellenlängenbereich von λi bis Ä2 gleichmäßig auf die darunter angeordnete Detektorzeile abgebildet. Mit anderen Worten ist das Wellenlängeninkrement von Detekorele- ment zu Detektorelement identisch (bei äquidistanter Anordnung der Detektorelemente) . Jedes Detektorelement 19 er- fasst zum Beispiel das Wellenlängeninkrement Δλ/r, wobei r die Anzahl der Detektorelemente 19 ist. Dies ist jedoch eine idealisierte Situation. Streng genommen weisen alle Materialien eine Dispersion auf, so dass der Brechungsindex n von der Wellenlänge λ abhängt.
Figur 7a zeigt einen typischen Verlauf des funktionalen Zusammenhangs zwischen dem Brechungsindex n und der Wellenlänge λ. Bei typischen Materialien nimmt der Brechungsindex n mit zunehmender Wellenlänge wie in der Figur 7a gezeigt ab. In gasförmigen Medien, wie beispielsweise Luft, ist die Dispersion im allgemeinen jedoch zu vernachlässigen. Daher sind Dispersionseffekte für alle ALVOF vernachlässigbar, bei denen der Zwischenraum zwischen den beiden teiltransparenten Spiegeln Ia, Ib mit einem Gas (z.B. Luft) gefüllt ist .
Die Dispersion, die über die teiltransparenten Spiegel Ia, Ib und ggf. weitere Schichten eingeführt wird, ist in vielen Fällen ebenfalls vernachlässigbar. Sind diese Schichten (teiltransparente Spiegel und weitere Schichten) allerdings relativ dick und weisen ein Material mit signifikanter Dispersion auf, so führt dies bei einem ALVOF dazu, dass die Wellenlängen nicht mehr linear auf die darunter angeordnete Detektorzeile 19 abgebildet werden. Damit werden bestimmte Wellenlängenbereiche mit einer durch den Detektorabstand vorgegebenen Auflösung übergenau und andere Wellenlängenbereiche zu ungenau bestimmt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine Aktorschicht 15 mit einer hohen Dispersion verwendet wird.
Zur Kompensation der Dispersionseffekte können zwei Ansätze verfolgt werden:
1) eine nicht-lineare Anordnung der Detektorelemente 19. Bei diesem Ansatz werden die Abstände der Detektorelemente 19 entsprechend der vorliegenden Dispersion der verwendeten Materialien angepasst. Dies ist sowohl für ein ALVOF mit einem Gas als auch für das mit einer ak- tiven bzw. deformierbaren Schicht zwischen den teiltransparenten Spiegeln möglich, wobei die deformierbare Schicht beispielsweise als Keil 15 zwischen den Spiegeln ausgebildet ist.
2) Für den Fall der deformierbaren Schicht (Aktorschicht 15) wird anstelle des linearen Spannungsabfalls an der oberen Elektrodenschicht 8f (siehe in Figur 6) ein nicht-linearer Abfall der elektrischen Spannung eingesetzt, um die Dispersion zu kompensieren. Konkret wür- de also lokal die Spannung derart gewählt werden, dass sich ein linearer Abfall nicht der geometrischen, sondern der optischen Weglänge (= geometrische Weglänge x Brechungsindex) für die entsprechende lokale Wellenlänge ergibt. Da der Brechungsindex n Wellenlängen- abhängig ist (siehe Fig. 7a) , muss die geometrische Weglänge dies kompensieren, so dass die optische Weglänge in der Tat möglichst linear sich ändert. Es bil- det sich somit eine nicht-linear deformierte Schicht zwischen den beiden Enden heraus.
Dieses Ziel kann beispielsweise durch eine geeignete Struk- turierung der Elektroden (die obere oder untere Elektrodenschicht 8e oder 8f) erreicht werden. Zum einen könnte die Dicke d der von links nach rechts durchgehenden Elektroden 8e oder 8f passend zur Dispersion gewählt werden, so dass sie beispielsweise nicht konstant sind. Beispielsweise kann die erste Schichtdicke dl der ersten Elektrodenschicht 8f in der Figur 6 von dem Potenzial U2 zu dem Potenzial U3 sich kontinuierlich ändern, so dass der Spannungsabfall auf den einzelnen Abschnitten zwischen den Kontakten, an denen Ü2 und U3 anliegen, sich verschieden stark wegen der Wider- Standsänderung ändert. Die Schichtdicke dl kann linear oder auch nicht-linear ansteigen oder auch fallen. Je dicker die Elektrode, umso geringer ist der Widerstand und umso geringer ist die Spannung, die an dieser Stelle anliegt. Eine solche Dickenstrukturierung kann beispielsweise durch Grau- Stufenlithographie eines Photolackes mit anschließender Ätzung zur Übertragung der Struktur ins Elektrodenmaterial realisiert werden. Prinzipiell denkbar ist auch ein Verfahren der Nanoprint-Lithographie .
Figur 7b zeigt eine alternative Elektrodenform, wobei senkrecht zur Ausbreitung des Lichtes (senkrecht zur Zeichenebene) , beispielsweise von links nach rechts (und somit in ihrer Breite b) die Schichtelektrode 8f oder 8e strukturiert wird. Figur 7b zeigt dabei eine Draufsicht auf den optischen Filter, und zwar in Ausbreitungsrichtung des einfallenden Lichtes. Dabei sind die Detektorelemente 19 äqui- distant angeordnet und sind ebenfalls durch eine untere Schichtelektrode 8e zumindest teilweise bedeckt. Die obere Schichtelektrode 8f ist bei diesem Ausführungsbeispiel je- doch derart ausgebildet, dass sie in Richtung der Detektorzeile 19 kontinuierlich an Breite zunimmt (z.B. von einer ersten Breite bl zu eine zweiten Breite b2 anwächst) . Der Breitenzuwachs kann beispielsweise eine nicht-lineare Funk- tion sein und derart gewählt werden, dass der nichtlinearen Dispersionseffekt kompensiert wird. Somit zeigt die Figur 7b eine Breitenvariation der Elektrode, die zur Dispersionskompensation geeignet ist.
Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel mit variabler Schichtdicke d führt die variable Schichtbreite zu einem variablen Schichtwiderstand und somit zu einem variablen Spannungsabfall. Ein ähnlicher Effekt tritt hier auf. Dort, wo die Elektrode schmal ist (z.B. auf der linken Seite mit einer Breite bl) ist der elektrische Widerstand entsprechend hoch, so dass der Spannungsabfall dort höher ist und die geometrische Schichtdicke damit geringer wird, was einen hohen Brechungsindex n kompensiert. Entsprechend ist der elektrische Widerstand auf der rechten Seite infolge der größeren Breite b2 der Elektrode niedriger und somit fällt dort weniger Spannung ab, was dazu führt, dass die geometrische Schichtdicke größer ist was einen entsprechend niedrigeren Brechungsindex n kompensieren wird.
Durch geeignete Wahl der Potentiale kann damit eine Anpassung der Schichtdicke und gleichzeitig eine Verkippung erzielt werden, so dass sowohl Zentralwellenlänge als auch der Wellenlängenbereich flexibel eingestellt gewählt werden können.
Wird statt der Detektorzeile 9 ein transparentes Substrat (z. B. Glas) verwendet, kann ein reiner einstellbarer Filter hergestellt werden, der beispielsweise in ein optischen Strahlengang eingebracht werden kann.
Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines zweidimensionalen ALOVFs in Aufsicht. Die Querschnittsansichten der Fig. 3 bis 6 sind beispielsweise entlang der Schnittslinie 17 gezeigt. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 sind beispielhaft M = 4 voneinander unabhängige ALVOFs auf einem gemeinsamen Substrat parallel zueinander angeordnet. Die in Aufsicht obere Schicht 16 entspricht im Allgemeinen der Verspiegelungsschicht des oberen Spiegels Ia. Fig. 8 zeigt somit einen ersten optischen Filter 10a, einen zweiten optischen Filter 10b, einen dritten optischen Filter und einen vierten optischen Filter 10d, die vertikal zueinander angeordnet sind. In horizontaler Richtung entlang der Schnittslinie 17 sind die einzelnen Detektorelemente 19 angeordnet .
Mit diesem Bauelement ist es beispielsweise möglich M ver- schiedene Lichtquellen parallel zu untersuchen. Dazu kann sich beispielsweise der erste und der zweite teiltransparente Spiegel Ia und Ib über die gesamte zweidimensional ausgebildete Fläche erstrecken und eine gleichmäßige Verkippung in horizontaler Richtung aufweisen (entlang der Schnittlinie 17). Die vertikale Richtung liefert dann eine Ortsauflösung. Dadurch ist der dargestellte Filter bezüglich der gleichen Zentralwellenlänge mit der gleichen Auflösung sensitiv - kann jedoch entlang der vertikalen Richtung eine Position bestimmen. Zum Beispiel ist es damit möglich, ein vorbeiströmendes oder vorbeifließendes Medium senkrecht zur Stromrichtung (z.B. parallel zur Schnittlinie 17) spektral zu analysieren. In der Ausführung wie in Figur 8 wird somit die Verkippung von rechts nach links für alle M ALOVFs einheitlich gestaltet (bzw. der verkippbare Spie- gel wird aus einem Teil hergestellt und es gibt nicht für jede Zeile separate Elektroden). Von rechts nach links wird damit die spektrale Information erfasst. Von oben nach unten die spektrale Information als Funktion des Ortes. So kann das Element als eindimensional ortsauflösender spekt- raler Sensor verwendet werden. In Kombination mit einer eindimensionalen Verschiebeeinrichtung (z.B. parallel zur Schnittlinie 17) oder oberhalb z. B. eines Förderbands können somit auch zweidimensionale, spektral aufgelöste Bilder aufgenommen werden.
Alternativ kann auch das eingestrahlte Licht so aufgeweitet werden, dass alle M ALVOFs gleichzeitig bestrahlt werden. Jeder der ALVOFs kann dann für einen anderen Wellenlängen- bereich und/oder eine andere Zentralwellenlänge eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein ALVOF für einen breiten Spektralbereich und die anderen für die Detektion innerhalb ausgesuchter enger Spektralbereiche eingesetzt werden. Auch können unterschiedliche Detektoren, die für bestimmte Wellenlängen optimiert sind, eingesetzt werden. Dazu können beispielsweise der erste und zweite teiltransparente Spiegel Ia und Ib für jeden der vier optischen Filter 1Oa-IOd separat verkippt werden. Dadurch ist es beispielsweise mög- lieh, dass das erste optische Filter 10a beispielsweise eine grobe Frequenzauflösung durchführt, währenddessen das zweite optische Filter 10b bereits eine verbesserte spektrale Auflösung liefert. Das dritte und vierte optische Filter 10c und 10d können dann Detailauflösungen liefern. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass das erste optische Filter 10a eine größere Verkippung aufweist als der zweite optische Filter 10b und der dritte und vierte optische Filter 10c, d eine kleinere Verkippung als die des ersten und zweiten optischen Filters aufweisen.
In den Ausführungsbeispielen wie sie beispielsweise in den Figuren 3, 4, 5, und β gezeigt sind, kann ein integrierter Positionssensor eingesetzt werden, welcher es erlaubt den Abstand und den Verkippungswinkel der Spiegelplatten Ia, Ib zu bestimmen. Dieser Sensor kann z. B. aus einer integrierten Lichtquelle, die ein Referenzlicht bekannter Intensität bereitstellt, in Kombination mit einer Photodiode oder einer Photodiodenzeile bestehen. Im Falle einer einzelnen Photodiode kann der Aufbau beispielsweise so gewählt wer- den, dass die Lichtquelle als LED oder Laserdiode (beide besitzen eine endliche Divergenz) realisiert, von unten auf die verkippte Spiegelplatte strahlt. Der von der verkippten Spiegelplatte reflektierte Strahl trifft auf die Photodiode, wobei je nach Verkippung auf die Photodiode eine be- stimmte Intensität trifft. Die Intensität ist damit ein Maß für die Verkippung. Bei nicht verkippter Spiegelplatte ändert sich die Intensität aufgrund der endlichen Divergenz der Lichtquelle als Funktion des Abstands der beiden Spie- gelplatten. So kann beispielsweise mittels der Positionssensoren zunächst der Abstand und dann die Verkippung eingestellt werden. Mittels einer Photodiodenzeile kann die Bestimmung der Verkippung und des Abstandes in gleicher Weise, jedoch mit höherer Genauigkeit erfolgen.
Prinzipiell kann auch die eigentliche Detektorzeile 9 verwendet werden, um die Position der Spiegel zu bestimmen. Dazu wird zum Beispiel die zur Positionsbestimmung verwen- dete Lichtquelle ausgeschaltet, wenn mit der Detektorzeile 9 eine Messung durchgeführt werden soll.
Alternativ kann das Licht (Referenzlicht) zur Positionsbestimmung auch von außen eingekoppelt werden. Ist die WeI- lenlänge, bzw. sind die Wellenlängen bekannt, so kann über die Detektorzeile 9 direkt eine Kalibration durchgeführt werden.
Verkippungswinkel und Abstand können auch kapazitiv erfasst werden. Dazu wird links und rechts im Bauelement jeweils die Kapazität bestimmt, die sich durch ein Elektrodenpaar (8a, b oder 8c, d) ergibt, wobei die eine Elektrode mit dem festen Spiegel und die andere Elektrode mit dem verkippbaren Spiegel verbunden ist. Aus der Kapazität der rechten Elektrode kann auf den Abstand der Spiegelplatten rechts geschlossen werden, aus der Kapazität der linken Elektrode auf den Abstand links. Aus der Differenz kann der Verkippungswinkel bestimmt werden.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen wird die Verkippung/Auslenkung durch elektrostatische Kräfte bewirkt. So kann beispielsweise die erwähnte kapazitive Positionsauslese auch als Aktor verwendet werden. Bei Anlegen einer geeignet hohen elektrischen Spannung können die Spiegelplat- ten im Abstand und Verkippungswinkel zueinander eingestellt werden. Ein möglicher Aufbau würde beispielsweise einen verformbaren Abstandshalter 7 umfassen, der eine Feder mit einer Federrückstellkraft aufweist, so dass die elektrosta- tische Kraft die Federrückstellkraft überwindet. Alternative kann anstatt der Feder auch ein anderes elastisch verformbares Material (z.B. Gummi, Gel, Schaum o.a.) genutzt werden.
Figur 91 bis Figur 9VI zeigen Prozessschritte anhand von Querschnittszeichnungen für die Herstellung eines optischen Filters gemäß Ausführungsbeispielen.
In Figur 91 wird zunächst ein transparentes Substrat 11, das beispielsweise Glas aufweisen kann, bereitgestellt. Auf das transparente Substrat 11 wird auf einer oder, wie gezeigt, auf beiden gegenüberliegenden Seiten eine erste optische Vergütung 12a und eine zweite optische Vergütung 12b aufgebracht, welche die gewünschten Reflexionseigenschaften zur Verfügung stellt. Das Resultat ist in Fig. 911 gezeigt. Die Vergütung kann beispielsweise aus einer dünnen Metallschicht (Au, Ag, Al, ... ) , aus einem dielektrischen Schichtstapel (Bragg-Reflektor) oder einer Antireflexionsbeschich- tung bestehen.
Als nächsten Schritt wird, wie in der Figur 9III gezeigt, die erste Elektrode 8a in einem ersten Kontaktbereich auf die erste optische Vergütung 12a aufgebracht und analog wird die dritte Elektrode 8c in einem zweiten Kontaktbereich auf die erste Vergütung 12a aufgebracht. Beispielsweise kann dazu eine leitende Schicht ganzflächig aufgebracht und in Elektrodenform strukturiert werden.
Als nächster Schritt wird, wie in der Figur 9IV gezeigt, der erste verformbare Abstandshalter 7a auf der ersten E- lektrode 8a aufgebracht und der zweite verformbare Abstandshalter 7b wird auf die dritte Elektrode 8c aufgebracht. Dies kann wiederum dadurch geschehen, dass die Ak- torschicht (z.B. aus elektroaktivem Material) ganzflächig aufgebracht und ebenfalls strukturiert wird, so dass dann die verformbaren Abstandhalter entstehen. Figur 9V zeigt, wie auf dem ersten Abstandshalter 7a die zweite Elektrode 8b ausgebildet wird, und gleichzeitig auf dem zweiten verformbaren Abstandshalter 7b die vierte E- lektrode 8d ausgebildet wird. In einem Folgeschritt, der in der Figur 9VI gezeigt ist, wird auf die zweite Elektrode 8b und die vierte Elektrode 8d wiederum ein transparentes Substrat mit optischer Vergütung, wie es in der Figur 911 gezeigt ist, aufgebracht. Das transparente Substrat kann optional nur eine einseitige oder, wie gezeigt, eine zweisei- tige optische Vergütung aufweisen und kann auf das Bauelement nach dem Zustand der Fig. 9V gebondet werden. Somit stellt das Substrat 11 mit der optischen Vergütung 12a und 12b, wie es in der Figur 911 gezeigt ist, den ersten teiltransparenten Spiegel Ia dar und das Substrat mit der opti- sehen Vergütung, wie es in der Figur 9VI auf die zweite und vierte Elektrode 8b, 8d ausgebildet wird, den ersten teiltransparenten Spiegel Ia dar.
Unter weiteren der vielen Herstellungsalternativen seien Folgende genannt: Statt einer Einzelstrukturierung der E- lektroden 8 und der Aktorstruktur 7 können zunächst auch alle drei Schichten (siehe Fig. 9III bis 9V) ganzflächig aufgebracht und dann in einem Prozessschritt (der aus mehreren Ätzschritten bestehen kann) strukturiert werden. Der Vorteil liegt darin, dass alle Schichten auf einen planen Untergrund, d. h. ohne Stufen, aufgebracht werden können, was insbesondere für Aufschleuderverfahren große Vorteile bietet.
Generell kann der Herstellungsprozess auch im Scheibenverbund erfolgen, wodurch sich aufgrund der parallelen Prozessführung signifikante Kostenersparnisse ergeben, da damit pro Scheibe (Wafer) mehrere dieser Bauelemente parallel hergestellt werden können. Statt einem Scheibenbondprozess für die Aufbringung des oberen Spiegels kann jedoch auch ein Pick-and-Place-Verfahren eingesetzt werden, was eine höhere Flexibilität bei kleinen Stückzahlen erlaubt. Zusätzlich zu den beschriebenen Schichten kann es erforderlich sein, weitere Schichten einzusetzen. So kann es beispielsweise erforderlich sein, Isolatorschichten zu verwenden oder spezielle Schichten, welche die Haftung von Schichten aneinander oder von Schichten auf einem der beiden Spiegel erhöhen.
Prozessschritte zur Herstellung bzw. Erhöhung der Haftung zwischen einzelnen Schichten und Strukturen können bei- spielsweise herkömmliche Temperverfahren, anodische, eutek- tische oder Glaslot-Bondverfahren umfassen.
Ebenso kann bei weiteren Ausführungsbeispielen die Verdrahtung nach außen erfolgen. Dies kann z. B. mit Hilfe von so- genannten Vias erfolgen, mittels spezieller Öffnungen in den Spiegeln, um Drahtbonden zu ermöglichen, oder durch Herausführen der Kontakte - auch über Stufen - durch zusätzliche Leitbahnen.
Weitere Ausführungsbeispiele umfassen ebenfalls Kombinationen eines ALVOF mit einem Shutter. Der Shutter dient zur Einstellung der Integrationszeit des Signals am Detektor/den Detektorelemenenten. Dies wird in der Spektroskopie vor allem für Lock-In-Verfahren zur Rauschunterdrückung eingesetzt. Der Shutter kann als externes Gerät (z. B. Flügelrad) realisiert werden oder über gepulste Auslese des Detektors/der Detektorelemente.

Claims

Patentansprüche
1. Spektrometer, mit:
einem ersten teiltransparenten Spiegel (Ia);
einem zweiten teiltransparenten Spiegel (Ib);
einem verformbaren Abstandshalter (7; 15), der zwi- sehen dem ersten teiltransparenten Spiegel (Ia) und dem zweiten teiltransparenten Spiegel (Ib) angeordnet ist; und
einer Mehrzahl von Detektorelementen (19) ;
wobei der verformbare Abstandshalter (7; 15) ausgebildet ist, um einen Abstand (20) zwischen dem ersten teiltransparenten Spiegel (Ia) und dem zweiten teiltransparenten Spiegel (Ib) in Abhängigkeit einer ange- legten Spannung (U) derart zu verändern, dass der erste teiltransparente Spiegel (Ia) und der zweite teiltransparente Spiegel (Ib) zueinander verkippt angeordnet sind, und
wobei die Mehrzahl von Detektorelementen (19) entlang der Verkippungsrichtung des ersten und zweiten teiltransparenten Spiegels (Ia, Ib) angeordnet sind, um unterschiedliche Wellenlängen einer einfallenden Strahlung (3) zu detektieren.
2. Spektrometer nach Anspruch 1, bei dem der verformbare Abstandshalter (7; 15) ferner ausgebildet ist, um einen mittleren Abstand (20) zwischen dem ersten teiltransparenten Spiegel (Ia) und dem zweiten teiltrans- parenten Spiegel (Ib) abhängig von einer erwünschten Zentralwellenlänge zu verändern.
3. Spektrometer nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der verformbare Abstandshalter (7; 15) ein elektroaktives Material, das sich bei der angelegten Spannung (U) verformt, aufweist.
4. Spektrometer Anspruch 3, wobei das elektroaktive Material entweder dielektrische, piezoelektrische, e- lektrostriktive, elektro-chemo-mechanische Eigenschaften aufweist oder aus einem ionischen Polymer-Metall- Komposit, einem Gel, einem Liquid Crystal Elastomer, einem Shape Memory Polymer oder einer Legierung besteht.
5. Spektrometer nach Anspruch 3 oder 4, wobei das elekt- roaktive Material aus Polymeren, Copolymeren, Tripoly- meren, sowie Polymer-Blends besteht.
6. Spektrometer nach einem Ansprüche 3 bis 5, wobei das elektroaktive Material eine Keramik, ein Polymer- Keramik-Komposit oder ein Nanokomposit ist.
7. Spektrometer nach einem der Ansprüche 3 bis β, wobei das elektroaktive Material ein Polymer-Nanokomposit ist.
8. Spektrometer nach einem der Ansprüche 3 bis 7, das ferner eine erste Elektrode (8a) , eine zweite Elektrode (8b) , eine dritte Elektrode (8c) und eine vierte Elektrode (8d) aufweist und bei dem der verformbare Abstandshalter (7) einen ersten Abstandshalter (7a) und einen zweiten Abstandshalter (7b) aufweist,
wobei die erste Elektrode (8a) zwischen dem ersten Abstandshalter (7a) und dem zweiten teiltransparenten Spiegel (Ib) und die zweite Elektrode zwischen dem ersten Abstandshalter (7a) und dem ersten teiltransparenten Spiegel (Ia) ausgebildet sind und eine erste Spannung zwischen der ersten und zweiten Elektrode (8a, 8b) anlegbar ist, und
wobei die dritte Elektrode (8c) zwischen dem zweiten Abstandshalter (7b) und dem zweiten teiltransparenten Spiegel (Ib) und die vierte Elektrode (8d) zwischen dem zweiten Abstandshalter (7b) und dem ersten teiltransparenten Spiegel (Ia) ausgebildet sind und eine zweite Spannung zwischen der dritten und vierten E- lektrode (8c, 8d) anlegbar ist,
so dass Änderungen der ersten und zweiten Spannung zu einer Verkippung und/oder zu einer Verschiebung des ersten teiltransparenten Spiegels (Ia) relativ zu dem zweiten teiltransparenten Spiegel (Ib) führt.
9. Spektrometer nach Anspruch 8, das ferner einen Positionssensor aufweist und der Positionssensor ausgebildet ist, um aus einer kapazitiven Messung zwischen der ersten und zweiten Elektrode (8a, 8b) und/oder einer weiteren kapazitiven Messung zwischen dritten und vierten Elektrode (8c, 8d) den Abstand (20) und/oder eine Verkippung des ersten relativ zu dem zweiten teiltransparenten Spiegel (Ia, Ib) zu ermitteln.
10. Spektrometer nach einem der Ansprüche 3 bis 7, das eine spektrale Filterung von einfallendem Licht (3) vornimmt, und bei dem das elektroaktive Material (15) derart zwischen dem ersten und zweiten teiltransparen- ten Spiegel (Ia, Ib) ausgebildet ist, dass das einfallende Licht (3) vor dem spektralen Filtern das elektroaktive Material passiert.
11. Spektrometer nach Anspruch 10, bei dem der verformbare Abstandshalter (15) eine erste Elektrodenschicht (8e) und eine zweite Elektrodenschicht (8f) , die durch eine Aktorschicht aus elektroaktivem Material getrennt sind, aufweist, wobei die erste Elektrodenschicht (8e) entlang des zweiten teiltransparenten Spiegels (Ib) und die zweite Elektrodenschicht (8f) entlang des ersten teiltranspa- renten Spiegels (Ia) ausgebildet sind und die Spannung (U) zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenschicht (8f, 8e) anlegbar ist.
12. Spektrometer nach Anspruch 11, bei dem die erste E- lektrodenschicht (8e) einen ersten Anschluss für ein erstes Potential (Ul) aufweist, die zweite Elektrodenschicht (8f) einen zweiten Anschluss für ein zweites Potential (U2) und einen dritten Anschluss ein drittes Potential (U3) aufweist, und
bei dem die zweite Elektrodenschicht (8f) ausgebildet ist, so dass eine Differenz zwischen dem zweiten und dritten Potential (U2, U3) ein Potentialgefälle in der zweiten Elektrodenschicht (8e) und damit eine Verkip- pung des ersten relativ zu dem zweiten teiltransparenten Spiegel (Ia, Ib) bewirkt.
13. Spektrometer nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Aktorschicht (15) keilförmig deformierbarer ist.
14. Spektrometer nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die erste oder zweite Elektrodenschicht (8e, 8f) strukturiert sind, um die Dispersion in der Aktorschicht (15) auszugleichen.
15. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der verformbare Abstandshalter (7; 15) ein e- lastisch verformbares Material aufweist und das optische Filter (10) Kontaktbereiche (8) aufweist, so dass die angelegte Spannung (U) zu einer elektrostatischen Anziehung der Kontaktbereiche (8) und damit zu einer Veränderung des Abstandes (20) führt.
16. Spektrometer nach Anspruch 15, bei dem das elastisch verformbare Material eine Feder aufweist.
17. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen zusätzlichen Abstandshalter (13) aufweist und der zusätzliche Abstandshalter (13) ausgebildet ist, eine Vorverkippung auszubilden, ohne dass eine Spannung (U) angelegt ist.
18. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen Positionssensor aufweist und der Positionssensor ausgebildet ist, um aus einer Intensität eines zwischen dem ersten und zweiten teiltransparenten Spiegel (Ia, Ib) reflektiertes Referenzlichts den Abstand (20) und/oder eine Verkippung des ersten relativ zu dem zweiten teiltransparenten Spiegel (Ia, Ib) zu ermitteln.
19. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
einer Mehrzahl von Detektorzeilen (10a, 10b, 10c, 1Od) , die jeweils eine Mehrzahl von Detektorelementen (19) entlang einer Zeilenrichtung (17) umfassen,
wobei die Mehrzahl von Detektorzeilen (10a, 10b, 10c, 1Od) entlang einer Richtung senkrecht zu der Zeilenrichtung (17) angeordnet ist, und
wobei der verformbare Abstandshalter (7; 15) ausgebildet ist, um über die Detektorzeilen (10a, 10b, 10c, 1Od) eine in Zeilenrichtung einheitliche Verkippung des ersten teiltransparenten Spiegels (Ia) und des zweiten teiltransparenten Spiegels (Ib) zueinander zu bewirken.
20. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste teiltransparente Spiegel (Ia), der zweite teiltransparente Spiegel (Ib) und der verformbare Abstandshalter (7; 15) ein optisches Filter (10) bilden,
wobei das optische Filter (10) und die Mehrzahl von Detektorelementen (19) miteinander integriert sind, oder wobei das optische Filter (10) auf einem Träger angeordnet ist, der die Mehrzahl von Detektorelementen (19) aufweist.
21. Verfahren zur Herstellung eines Spektrometers, mit folgenden Schritten:
Ausbilden eines ersten teiltransparenten Spiegels (Ia);
Ausbilden eines zweiten teiltransparenten Spiegels (Ib);
Ausbilden einer Mehrzahl von Detektorelementen (19) ; und
Ausbilden eines verformbaren Abstandshalters (7; 15) zwischen dem ersten und zweiten teiltransparenten Spiegel (Ia, Ib),
wobei der verformbare Abstandshalter (7; 15) ausgebildet wird, um einen Abstand (20) zwischen dem ersten teiltransparenten Spiegel (Ia) und dem zweiten teil- transparenten Spiegel (Ib) in Abhängigkeit einer angelegten Spannung (U) derart zu verändern, dass der erste teiltransparente Spiegels (Ia) und der zweite teiltransparente Spiegel (Ib) zueinander verkippt angeordnet sind, und
wobei die Mehrzahl von Detektorelementen (19) entlang der Verkippungsrichtung des ersten und zweiten teiltransparenten Spiegels (Ia, Ib) angeordnet werden, um unterschiedliche Wellenlängen einer einfallenden Strahlung (3) zu detektieren.
22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der verformbare Abstandshalter (7; 15) ferner ausgebildet wird, um einen mittleren Abstand (20) zwischen dem ersten teiltransparenten Spiegel (Ia) und dem zweiten teiltransparenten Spiegel (Ib) abhängig von einer erwünschten Zentralwellenlänge zu verändern.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, bei dem das Ausbilden des verformbaren Abstandshalters ein Bilden eines ersten Abstandshalters (7a) , eines zweiten Abstandshalters (7b) und eines zusätzlichen Abstandshal- ters (13), der eine Vorverkippung zwischen dem ersten und zweiten teiltransparenten Spiegel (Ia, Ib) bewirkt, umfasst, und das Verfahren ferner
ein Aufbringen einer haftvermittelnden Schicht (14) zwischen dem ersten teiltransparenten Spiegel (Ia) einerseits und dem ersten oder dem zweiten Abstandshalter (7a, 7b) andererseits umfasst, wobei die haftvermittelnde Schicht (14) ausgebildet ist, so dass bei Erwärmung der ersten teiltransparenten Spiegel (Ia) zu dem Abstandshalter (7) gezogen wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, bei dem eine keilförmig deformierbare Schicht (15) durch Auf- schleudern, Abscheiden oder Laminieren aufgebracht wird.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2450734A1 (de) * 2010-11-03 2012-05-09 Sony Ericsson Mobile Communications AB Optische Filteranordnung und Anpassungsverfahren dafür
CN102944304A (zh) * 2012-10-17 2013-02-27 杭州师范大学 一种水面上光谱测量的多角度观测支架
KR101625025B1 (ko) 2013-03-13 2016-05-27 퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크. Imod들의 컬러 성능 개선
US9857223B2 (en) * 2015-11-20 2018-01-02 Raytheon Company Proximity focus imaging interferometer
KR20200014808A (ko) * 2017-05-26 2020-02-11 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 제어 가능한 스펙트럼 대역폭 및 해상도를 갖는 스펙트럼 필터
CN111863977A (zh) * 2019-04-26 2020-10-30 采钰科技股份有限公司 滤光结构

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011084649A1 (de) * 2011-10-17 2013-04-18 Carl Zeiss Smt Gmbh Spiegel mit piezoelektrischem Substrat sowie optische Anordnung damit
JP5892567B2 (ja) 2012-03-27 2016-03-23 株式会社島津製作所 分光計測用フォトダイオードアレイ及び分光計測装置
US9466628B2 (en) * 2012-12-21 2016-10-11 Imec Spectral imaging device and method to calibrate the same
US9477076B2 (en) 2014-03-28 2016-10-25 Qualcomm Mems Technologies, Inc. EMS device having flexible support posts
DE102014108138B4 (de) * 2014-06-10 2016-12-29 Ernst-Abbe-Fachhochschule Jena Spektralsensor zur spektralen Analyse einfallenden Lichts
US10247604B2 (en) 2014-10-30 2019-04-02 Infineon Technologies Ag Spectrometer, method for manufacturing a spectrometer, and method for operating a spectrometer
DE102016108474A1 (de) 2016-05-09 2017-11-09 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Festkörper, Laserverstärkungssystem und Festkörperlaser
DE102017126140A1 (de) * 2017-11-08 2019-05-09 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Optisches System
DE102018220565A1 (de) * 2018-11-29 2020-06-04 Carl Zeiss Smt Gmbh Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie mit einem semiaktiven Abstandshalter und Verfahren zur Verwendung des semiaktiven Abstandshalters
EP3903075A1 (de) * 2019-01-08 2021-11-03 Huawei Technologies Co., Ltd. Abstimmbares fabry-perot-spektrometer auf der grundlage einer mems-technologie

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2830489A (en) * 1955-04-11 1958-04-15 Mitchell Claybourne Variable resolution voltage controllable interferometer
EP1048962A2 (de) * 1999-04-30 2000-11-02 JDS Uniphase Inc. Variabler optischer filter
US20020131047A1 (en) * 2001-03-16 2002-09-19 Sohrab Zarrabian Variable filter-based optical spectrometer
EP1953529A1 (de) * 2007-02-05 2008-08-06 Palo Alto Research Center Incorporated Optisch empfindliches, von einem Hohlraum abgestrahltes Licht
US20080187011A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-07 Palo Alto Research Center Incorporated Tuning optical cavities

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3925692C1 (de) * 1989-08-03 1990-08-23 Hartmann & Braun Ag, 6000 Frankfurt, De
US5452121A (en) * 1993-11-12 1995-09-19 Northrop Grumman Corporation Variable spectral resolution agile filter
JP2768320B2 (ja) * 1995-09-04 1998-06-25 日本電気株式会社 波長可変光フィルタ
JP2000162516A (ja) * 1998-11-27 2000-06-16 Nec Corp 波長可変フィルタ
US6909548B2 (en) 2001-06-13 2005-06-21 Jds Uniphase Inc. Optical filter using a linear variable filter with elliptical beam geometry
US8936404B2 (en) * 2006-05-09 2015-01-20 Alcatel Lucent Method, apparatus and system for self-aligning components, sub-assemblies and assemblies

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2830489A (en) * 1955-04-11 1958-04-15 Mitchell Claybourne Variable resolution voltage controllable interferometer
EP1048962A2 (de) * 1999-04-30 2000-11-02 JDS Uniphase Inc. Variabler optischer filter
US20020131047A1 (en) * 2001-03-16 2002-09-19 Sohrab Zarrabian Variable filter-based optical spectrometer
EP1953529A1 (de) * 2007-02-05 2008-08-06 Palo Alto Research Center Incorporated Optisch empfindliches, von einem Hohlraum abgestrahltes Licht
US20080187011A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-07 Palo Alto Research Center Incorporated Tuning optical cavities

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EMADI, H. WU; S. GRABARNIK; G. DE GRAAF; R.F. WOLLFENBUTTEL: "FABRICATION OF TAPERED OPTICAL STRUCTURES USING RESIST REFLOW", PROC. OF 19TH MICROMECHANICS EUROPE WORKSHOP, 2008

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2450734A1 (de) * 2010-11-03 2012-05-09 Sony Ericsson Mobile Communications AB Optische Filteranordnung und Anpassungsverfahren dafür
US9274330B2 (en) 2010-11-03 2016-03-01 Sony Corporation Optical filter arrangement and a method for adjustment thereof
CN102944304A (zh) * 2012-10-17 2013-02-27 杭州师范大学 一种水面上光谱测量的多角度观测支架
KR101625025B1 (ko) 2013-03-13 2016-05-27 퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크. Imod들의 컬러 성능 개선
US9857223B2 (en) * 2015-11-20 2018-01-02 Raytheon Company Proximity focus imaging interferometer
KR20200014808A (ko) * 2017-05-26 2020-02-11 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 제어 가능한 스펙트럼 대역폭 및 해상도를 갖는 스펙트럼 필터
KR102296101B1 (ko) 2017-05-26 2021-08-30 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 제어 가능한 스펙트럼 대역폭 및 해상도를 갖는 스펙트럼 필터
CN111863977A (zh) * 2019-04-26 2020-10-30 采钰科技股份有限公司 滤光结构
CN111863977B (zh) * 2019-04-26 2022-11-11 采钰科技股份有限公司 滤光结构

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Publication number Publication date
DE102009021936A1 (de) 2010-11-25

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