[發(fā)明專利]一種集成式紅外帶通濾波器及其制造方法和光譜儀

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710904311.4
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107894625A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 但亞平;王昂
• 申請（專利權(quán)）人: 揚中市恒海電子科技有限公司
• 主分類號: G02B5/20
• 分類號: G02B5/20;G03F7/00;G01N21/35
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所31263
• 代理人: 樊英如,李獻忠

1.一種集成式紅外帶通濾波器，其特征在于，包括一金屬層，所述金屬層中形成貫通的微米或納米孔陣列，通過微米或納米金屬孔的光的特征波長λ_max滿足以下公式：

這里，a表示金屬孔的排列周期，i和j表示與陣列散射階次相關(guān)的整數(shù)，ε_m和ε_d分別表示金屬和介電材料的介電常數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式紅外帶通濾波器，其特征在于，具有多個金屬孔陣列，各陣列具有不同的金屬孔排列周期和/或金屬孔形狀和/或金屬孔排列方式。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式紅外帶通濾波器，其特征在于，所述金屬孔為圓柱體或方柱體或橫截面為六邊形或多邊形的柱體。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式紅外帶通濾波器，其特征在于，所述金屬孔的排列方式為正方形或蜂窩形，所述蜂窩形為以一個金屬孔為中心，與周圍的金屬孔形成正六邊形。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式紅外帶通濾波器，其特征在于，所述金屬為Cr、Al、Au和Ag中的任意一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式紅外帶通濾波器，其特征在于，金屬孔的排列周期a＝2～20微米。

7.根據(jù)權(quán)利要去1-6中任一項所述的一種集成式紅外帶通濾波器的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.在襯底基板上各向同性地沉積一金屬薄膜層，所述襯底基板為不吸收紅外線的材料，所述金屬層厚度為50納米至500納米；

b.在所述金屬層上形成一光刻膠層或電子束膠層；

c.通過光刻技術(shù)在所述光刻膠層或通過電子束曝光在所述電子束膠層形成中空的微米或納米孔陣列，所述微米或納米孔具有特定形狀；

d.利用刻蝕技術(shù)去除所述微米或納米孔內(nèi)暴露的金屬層；以及

e.通過去膠溶劑去除殘留的所述光刻膠或電子束膠，形成微米或納米金屬孔陣列。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的一種集成式帶通濾波器的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.在襯底基板上形成一光刻膠層或電子束膠層；

b.通過光刻技術(shù)在所述光刻膠層或通過電子束曝光在所述電子束膠層形成微米或納米柱體陣列，所述微米或納米柱體具有特定形狀，所述微米或納米柱體之間暴露所述襯底基板；

c.在所述暴露的襯底基板的表面和所述微米或納米柱體的表面各向同性地層積一金屬薄膜層；以及

d.通過去膠溶劑去除所述微米或納米柱體及其上的金屬薄膜層，形成微米或納米金屬孔陣列。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制造方法，其特征在于，所述規(guī)定形狀為圓形或方形或六邊形或多邊形的對稱圖形。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，步驟b中所述蝕刻技術(shù)為干法蝕刻或濕法化學蝕刻。

11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制造方法，其特征在于，所述襯底材料為CaF或Ge或光敏芯片。

12.一種光譜儀，其特征在于，包括：根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項所述的集成式紅外帶通濾波器，以及設(shè)置在所述紅外帶通濾波器下方的光電探測器，其中，所述集成式紅外帶通濾波器的每個金屬孔底部均設(shè)有一個探測器以將不同波長的紅外光轉(zhuǎn)換成電學信號。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光譜儀，其特征在于，將在所述集成式紅外帶通濾波器的直徑或?qū)挾认嗤慕饘倏紫旅娣謩e設(shè)置的多個探測器替換為一個大面積陣列光電探測器。