[發(fā)明專利]方向選擇性干涉式光學(xué)濾波器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580060620.7
• 申請日: 2015-10-07
• 公開（公告）號: CN107076899B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邁克·朗納;哈特姆特·弗勒布;瓦迪姆·G·利森科;馬爾卡斯·蘇德丘斯;卡爾·萊奧
• 申請（專利權(quán)）人: 德累斯頓工業(yè)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G02B5/28
• 分類號: G02B5/28;G02B26/00
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 楊靖;車文

本發(fā)明涉及一種用于光譜測量裝置的方向選擇性干涉式光學(xué)濾波器(30)，其至少包括由兩個分層地構(gòu)造的一維的光子結(jié)構(gòu)(36、37；25a、25b)構(gòu)成的機構(gòu)，其中，兩個結(jié)構(gòu)(36、37；25a、25b)中的每一個都包含缺陷層(32、34)，其中，每個光子結(jié)構(gòu)(36、37；25a、25b)具有能量動量空間(E、k_x、k_y)中的色散函數(shù)(f1、f2)，其中，k_x和k_y在能量動量空間(E、k_x、k_y)中針對限定的能量(頻率/波長)E表示光子結(jié)構(gòu)(36、37、25a、25b)的透射的光子的動量分量，其中，兩個光子結(jié)構(gòu)(36、37；25a、25b)具有對置的邊界面(42、43)，這兩個邊界面彼此間具有平面平行的間距(D_D)。在此，兩個光子結(jié)構(gòu)(36、37、25a、25b)的色散函數(shù)(f1、f2)在能量動量空間(E、k_x、k_y)中交叉或相交，并且在一定能量(E)下在色散函數(shù)(f1、f2)的表面上產(chǎn)生波的光束的交集(A)，其中，波的光束(A)包含在某一角度下穿過濾波器(30)有選擇地選定的波(11a、11b)，而在另外的角度下的另外的波(13a、13b)被濾波器(30)反射。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于光譜測量裝置的方向選擇性干涉式光學(xué)濾波器，其隨后也被稱為定向式干涉儀光學(xué)濾波器，即DIOF。

背景技術(shù)

限制光傳播的角度的材料系統(tǒng)具有許多應(yīng)用，例如：天然照明、隱私保護(hù)(顯示器)、自動圖像分析、探測器和相應(yīng)的光源等。

迄今為止的解決方案在結(jié)構(gòu)中是復(fù)雜的(例如光子三維結(jié)構(gòu))或者具有不充分的特性(防窺薄膜：角度范圍～30°，光柵結(jié)構(gòu)(Linienstruktur)可見)。

通常，這種光學(xué)特性可以通過真實的三維光學(xué)結(jié)構(gòu)描繪，其具有針對特定的傳播方向的帶隙，并且具有至少一個在帶隙中的離散的模式(Mode)。通常，在這種系統(tǒng)中，在動量空間中存在若干離散的模式。除了制造這種結(jié)構(gòu)在技術(shù)上是非常苛刻的和不經(jīng)濟(jì)的之外，動量空間中的模式的離散化也限制了應(yīng)用可能性。

US 6,130,780 A1公開了一種全方向反射器以及其制造方法，全方向反射器具有如下結(jié)構(gòu)，其具有表面和具有沿相對所提到的表面垂直的方向的折射率改變。

通過所描述的多層結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的光學(xué)帶結(jié)構(gòu)在對材料和具體的層結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)選擇的情況下導(dǎo)致存在如下頻率范圍，在該頻率范圍中，光子在每個入射角度的情況下與偏振無關(guān)地幾乎100％反射。

然而，US 6,310,780 A1不利地描述的是，無法實現(xiàn)在反射的頻率范圍或頻帶內(nèi)限定窄的被透過的范圍(光的方向以及頻率)。

在文獻(xiàn)US 6 624 945 B2中描述的電磁式波長濾波器允許了在窄的波長范圍內(nèi)傳輸電磁能量，而反射其他相鄰波長的入射電磁能量，其中，所提到的濾波器包括至少一個空穴區(qū)域作為干擾部(在該意義下，是周期性地構(gòu)建的層堆垛內(nèi)的層厚變化)，空穴區(qū)域嵌入至少兩個反射器之間，其中，至少一個反射器可以根據(jù)申請US 6,130,780 A1構(gòu)造。

在該濾波器中不利地沒有存在針對固定的、限定的、窄的波長范圍的透射來說的方向限制，也就是說，針對每個入射角存在獨特的、滿足濾波器的色散條件的透射范圍。因此，針對相同的作用方式可以發(fā)生波長或方向的預(yù)過濾。

使用由介電材料構(gòu)成的層堆垛來過濾不同的波長的另外的可能性在文獻(xiàn)US 7,310,454 B2中示出。在此，兩個光子晶體作為反射器在所謂的缺陷層(等價于空穴區(qū)域/干擾部位)周圍放置。光子晶體通過交替地高折射材料和低折射材料制造，它們的光學(xué)層厚d_i＝λ/n_i分別相應(yīng)于設(shè)計波長的1/4。在此，d_i表示各個層的物理層厚，并且n_i表示它們的折射率。設(shè)計波長限定了設(shè)備的期望的工作點，也就是說例如最大的反射或透射范圍。