[發明專利]可調且可切換的多層光學器件

有效

• 申請號: 201110304971.1
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102445725A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 高路;保羅·E·X·希爾貝拉;馬克·梅洛尼
• 申請（專利權）人: 全視技術有限公司
• 主分類號: G02B5/28
• 分類號: G02B5/28;H01L31/0232
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 余朦;王艷春

技術領域

本公開涉及多層光學器件領域，例如干涉濾光片、分色鏡、衍射光柵、以及其他依靠干涉的器件。

背景技術

多層、薄的、厚度可控的透明或半透明材料的夾層可以用來形成干涉濾光片、分色鏡、以及能夠與特定波長的電磁輻射交互的其他光學元件，其中這些層由具有兩種或兩種以上不同折射率的材料制成。為了簡便起見，本文中這種器件被稱為多層光學元件并通過干涉效應工作，干涉效應是由于在夾層的各層之間的每個邊界處存在至少一些反射而發生的。在特定波長處，來自邊界中的每個邊界反射和透射的光可以相加或抵消。例如，如果邊界之間的往返距離為N波長加半個波長，那么來自兩個邊界的光反射可以相互抵消，或者如果邊界之間的往返距離為N+1(N為大于或等于零的整數)波長，那么來自兩個邊界的光反射可以相互增強。

每個邊界處的反射量部分地取決于形成邊界的相鄰層的折射率之間的差異。夾層的光學性質、以及因而多層光學元件的光學性質部分地由每層的材料及其厚度來確定。

通過仔細選擇和應用特定厚度的層、層的順序、以及折射率，通常制成用作光帶通濾波器、光帶阻濾波器、波長選擇鏡、防反射涂層的多層光學元件以及其它光學器件。Thelen的美國專利3,247,392(1961)描述了一些這類可用的光學元件。雖然這些干涉效應可以在液體和固體、生物材料以及礦物或人造材料中觀察到，但是大部分人造器件依賴于固體材料層。這些多層光學元件能夠以不依賴于選擇性吸收而是以依賴于干涉效應的方法來在光譜上修改入射的電磁輻射，因為它們的光反射和/或透射是依賴波長的，這樣他們可以不同地分離、透射或反射具有不同波長的入射光的兩種成分。

有時期望提供光學元件的可調性。例如，存在對于可調激光器的強烈需要。已經創建了一些多層光學元件，通過改變到達元件的表面的入射光的角度將這些多層光學元件調為期望的波長；因為相比于垂直表面達到的光，與法線成一角度到達的光穿過邊界之間更多的材料，所以相比于垂直表面達到的光，以一角度到達的光可以在更長波長展示干涉效應。通常通過旋轉元件來實現對入射光的角度進行改變。通過旋轉元件進行光學調整有時并不方便。

存在一些現有方法，基于用于半導體制造的這些方法用于創建小型結構，這些小型結構具有位于基底或底層之上的填充空氣的空間上懸浮的頂板。作為示例，通過引用并入本文的美國專利5,526,951的公開描述了形成微鏡的過程，微鏡中的每一個都由樞轉支撐結構來支撐，并懸浮在位于底層或基底之上的狹窄空氣空間或腔的上面。

發明內容

在實施方式中，多層光學器件包括在基底上形成的布置，所述布置包括至少第一層、第二層以及設置于所述第一層與所述第二層之間的空間。所述空間具有高度，而且所述第一層、第二層、以及所述第一層與所述第二層之間的所述空間形成的所述布置能夠從入射到所述布置上的電磁能量產生透射、反射或散射的、在光譜上修改的電磁能量。所述光學器件的光學功能至少部分地依賴于干涉效應。

在實施方式中，光學檢測器系統包括多層光學器件，包括在基底上形成的布置，所述布置包括至少第一層、第二層以及設置于所述第一層與所述第二層之間的間隔物。所述間隔物具有間隔物高度，而且所述第一層、第二層、以及所述間隔物形成的所述布置限定空間，所述器件能夠以光譜依賴的方法通過干涉對入射電磁能量進行修改。所述空間與結構流體連通，用于接收第一流體，使得所述光學器件在所述空間內不存在所述第一流體的情況下以第一模式操作，并且在所述空間內存在所述第一流體的情況下以第二模式操作。所述系統還包括光檢測器，與所述光學器件光學連通，用于從所述多層光學器件接收修改的電磁能量；以及控制器，與所述空間流體連通，并且能夠操作以安排所述空間內是否存在所述第一流體。

附圖說明

圖1是部分制造的、簡單的多層光學元件的截面圖；

圖1A是移除犧牲層之后的圖1的部分制造的多層光學元件的截面圖；

圖1B是移除犧牲層并注入流體之后的圖1的多層光學元件的截面圖；

圖1C是根據實施方式的、將融化的犧牲層用作流體并且使用疏水性墨水來限定犧牲層的部分制造的多層光學元件的截面圖；

圖2是根據實施方式制造多層光學元件的過程的流程圖；

圖2A是根據實施方式可以由多層光學元件提供的光譜特征的圖示；

圖3是根據實施方式的電力可調的多層光學元件的截面圖；

圖4是電力可調的多層光學元件的可替換實施方式的截面圖；