Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

FI108581B - Electrically adjustable optical filter - Google Patents

Electrically adjustable optical filter Download PDF

Info

Publication number
FI108581B
FI108581B FI963976A FI963976A FI108581B FI 108581 B FI108581 B FI 108581B FI 963976 A FI963976 A FI 963976A FI 963976 A FI963976 A FI 963976A FI 108581 B FI108581 B FI 108581B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
optical
mirror
filter according
optical filter
silicon
Prior art date
Application number
FI963976A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI963976A0 (en
FI963976A (en
Inventor
Martti Blomberg
Ari Lehto
Altti Torkkeli
Original Assignee
Valtion Teknillinen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valtion Teknillinen filed Critical Valtion Teknillinen
Priority to FI963976A priority Critical patent/FI108581B/en
Publication of FI963976A0 publication Critical patent/FI963976A0/en
Priority to AU44626/97A priority patent/AU4462697A/en
Priority to EP97942986A priority patent/EP0929830A1/en
Priority to JP51626898A priority patent/JP2001525075A/en
Priority to PCT/FI1997/000600 priority patent/WO1998014804A1/en
Publication of FI963976A publication Critical patent/FI963976A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI108581B publication Critical patent/FI108581B/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/001Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on interference in an adjustable optical cavity
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/284Interference filters of etalon type comprising a resonant cavity other than a thin solid film, e.g. gas, air, solid plates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

] ! 1 i Sähköisesti säädettävä optinen suodin]! 1 i Electrically adjustable optical filter

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen sähköisesti säädettävä optinen kaistanpäästösuodin.The invention relates to an electrically adjustable optical bandpass filter according to the preamble of claim 1.

55

Keksintö on tarkoitettu käytettäväksi sähköisesti moduloitavana optisena kaistanpäästösuotimena sovelluksissa, joissa tarvitaan suuri kontrasti tai 1-2 säädettävää läpäisykaistaa.The invention is intended to be used as an electrically modulated optical bandpass filter in applications where high contrast or 1-2 adjustable bandwidths are required.

10 Fabry-Perot interferometrejä käytetään optisessa analyysissä ja modulaattoreissa optisina kaistanpäästösuotimina. Piin pintamikromekaniikka tarjoaa käytännöllisen mahdollisuuden valmistaa hyvälaatuisia suotimia VIS-IR-alueelle (Visible Infrared). Tällä tekniikalla tehdyt interferometrit ovat ns. lyhyitä interferometrejä, mikä tarkoittaa sitä, että optisen resonaattorin pituus on 1-3 puoliaaltoa. Päästökaistan 15 leveys riippuu peilien heijastuskertoimista. Suorituskykyä voidaan kuvata kaistan leveydellä (Full Width at Half Maximum, FWHM) ja kontrastilla, joka on läpäisyintensiteetin maksimin suhde läpäisyn intensiteettiin päästökaistan vieressä Pii-piidioksidi-pii kolmikerrospeileillä kaistan leveys on noin 2% päästökaistan aallonpituudesta. Kontrasti on tyypillisesti n. 200-300. Sähköstaattisella säädöllä 20 saadaan n. 25% säätöalue nollajännitettä vastaavaan aallonpituuteen verrattuna.10 Fabry-Perot interferometers are used in optical analysis and modulators as optical bandpass filters. The surface micro-mechanics of silicon provide a practical opportunity to produce Visible Infrared (VIS-IR) quality filters. The interferometers made by this technique are so called. short interferometers, which means that the optical resonator has a length of 1-3 half waves. The width of the passband 15 depends on the reflection coefficients of the mirrors. Performance can be described by the bandwidth (Full Width at Half Maximum, FWHM) and contrast, which is the ratio of the maximum throughput intensity to the throughput intensity next to the pass band. The contrast is typically about 200-300. Electrostatic adjustment 20 provides an adjustment range of about 25% relative to the wavelength corresponding to the zero voltage.

Optiset kaistanpäästösuotimet ovat yleensä kerrosrakenteisia interferenssisuotimia, joiden päästökaistaa ei voi säätää. Säädettävät suotimet ovat tavallisesti Fabry- Perot tyyppisiä, joista viimeisimmät versiot on toteutettu piin pintamikromekaniikalla. Tätä 25 tekniikkaa on kuvattu mm. julkaisussa M. Blomberg, M. Orpana, A Lehto, “Sähköisesti säädettävä pintamikromekaaninen Fabry-Perot interferometri käytettäväksi optisessa materiaalianalyysissä”, US-patenttihakemus-08/386,773. Näissä on tyypillisesti kolmikerrospeilit, jotka on tehty vuorotellen monikiteisestä piistä ja piidioksidista. Peilin kerrosten optinen paksuus on λ/4:η pariton monikerta, 30 tyypillisesti yksi λ/4. Kaistanleveyteen voidaan vaikuttaa peilien kerrosten lukumäärällä, mutta kontrastia ei voida merkittävästi kasvattaa tällä tavoin eikä päästökaistaa jakaa osiin.Optical band-pass filters are generally sandwich interference filters whose pass band cannot be adjusted. Adjustable filters are usually of the Fabry-Perot type, the most recent versions of which are made of silicon surface micromechanics. These 25 techniques are described e.g. in M. Blomberg, M. Orpana, A Lehto, "Electrically Adjustable Surface Micromechanical Fabry-Perot Interferometer for Use in Optical Material Analysis," U.S. Patent Application No. 08 / 386,773. These typically have three-layer mirrors, alternately made of polycrystalline silicon and silica. The layers of the mirror have an optical thickness of λ / 4: η multiplied by 30, typically one λ / 4. Bandwidth can be affected by the number of layers of mirrors, but the contrast cannot be significantly increased in this way and the passband cannot be split.

! ! i 8 5 81 2! ! i 8 5 81 2

Keksintö perustuu siihen, että optisessa kaistanpäästösuotimessa on kaksi sähköisesti säädettävää pintamikromekaanista Fabry- Perot suodinta kiinteästi päällekkäin samalla optisella akselilla.The invention is based on the fact that the optical bandpass filter has two electrically adjustable surface micromechanical Fabry-Perot filters fixedly superimposed on the same optical axis.

5 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle optiselle suotimelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the optical filter according to the invention is characterized in what is stated in the characterizing part of claim 1.

Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja 10The invention provides significant advantages 10

Keksinnön mukaisella ratkaisulla voidaan kasvattaa kontrasti useisiin kymmeniin tuhansiin, jopa sataan tuhanteen, ja vaihtoehtoisesti päästökaista voidaan jakaa kahdeksi kaistaksi. Läpäisykaistasta saadaan lievästi kaksihuippuinen, mikäli sovituskerroksen taitekerroin poikkeaa ykkösestä. Jos keskipeili on identtinen 15 reunapeilien kanssa, saadaan kaksi läpäisykaistaa, joiden kontrasti on luokkaa 10 000 pii-piidioksidi-pii peilirakenteella. Tämä mahdollistaa kahden aallonpituuden analysoinnin yhtäaikaa, mikä on mahdotonta suotimella, jolla on vain yksi läpäisykaista. Huippujen paikkaa voidaan myös säätää.With the solution of the invention, the contrast can be increased to several tens of thousands, even hundreds of thousands, and alternatively the pass band can be divided into two bands. If the refractive index of the fitting layer differs from the first, the bandwidth will be slightly twofold. If the central mirror is identical to the 15 mirror mirrors, two transmission bands of the order of 10,000 silicon-silica mirrors are obtained. This enables two wavelengths to be analyzed at the same time, which is impossible with a filter having only one transmission band. The position of the peaks can also be adjusted.

, 20 Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten kuvioiden mukaisten •' .. suoritusesimerklden avulla.In the following, the invention will be further explored by means of the following exemplary embodiments.

i t Ii t I

• V Kuvio 1 esittää halkileikattuna sivukuvantona yhtä keksinnön mukaista optista •..V suodinta.Fig. 1 is a sectional side elevational view of an optical filter of the invention.

v : 25v: 25

Kuvio 2 esittää graafisesti sellaisen keksinnön mukaisen suotimen päästökaistaa, jossa • t * ;,; on ilmasovitus peilien välissä.Fig. 2 is a graph showing the pass band of a filter according to the invention where: • t *;,; is the air fitting between the mirrors.

• I · ' · · * ’ Kuvio 3 esittää graafisesti sellaisen keksinnön mukaisen suotimen päästökaistaa, jossa . 30 on piidioksidisovitus peilien välissä.Fig. 3 graphically shows the pass band of a filter according to the invention in which. 30 is a silica fitting between mirrors.

j 3 s U ö 5 Ö !j 3 sec U ö 5 Ö!

Kuvio 4 esittää graafisesti sellaisen keksinnön mukaisen suotimen päästökaistaa, jossa on piinitridisovitus peilien välissä.Figure 4 is a graph showing the pass band of a filter according to the invention having a silicon nitride fit between the mirrors.

ii

Kuvio 5 esittää graafisesti keksinnön mukaisen suotimen päästökaistaa kolmella eri 5 ohjausjännitteellä, jolloin vastaavat ilmaraot ovat 420 nm, 450 nm ja 480 nm.Figure 5 graphically illustrates the pass band of a filter according to the invention at three different control voltages, with corresponding air gaps of 420 nm, 450 nm and 480 nm.

Kuvio 6a esittää halkileikattuna sivukuvantona sellaista keksinnön mukaista suodinta, joka on tarkoitettu aallonpituuksille, jotka ovat pienempiä kuin 1,1 μηι.Figure 6a is a sectional side view of a filter of the invention for wavelengths smaller than 1.1 µηι.

10 Kuvio 6b esittää halkileikattuna sivukuvantona sellaista keksinnön mukaista suodinta, joka on tarkoitettu aallonpituuksille, jotka ovat suurempia kuin 1,1 pm.Fig. 6b is a sectional side elevation view of a filter of the invention for wavelengths greater than 1.1 µm.

Kuvio 7 esittää halkileikattuna sivukuvantona sellaista keksinnön mukaista suodinta, jossa optinen sovitus on toteutettu ilmakerroksella.Fig. 7 is a sectional side elevation view of a filter according to the invention in which the optical fit is performed with an air layer.

15 .15th

Kuvio 8 esittää keksinnön mukaista suodinta ylhäältä päin kuvattuna.Figure 8 is a top view of a filter according to the invention.

Kuvio 9 esittää halkileikattuna sivukuvantona sellaista keksinnön mukaista suodinta, jossa ilmaraot ovat 450 nm pitkät ja keskipeili on yhteinen.Figure 9 is a sectional side elevation view of a filter according to the invention in which the air gaps are 450 nm long and the central mirror is common.

j ·.!> 20 : · Kuvio 10 esittää graafisesti kuvion 9 mukaisen suotimen päästökaistaa, kun ilmaraot i * 1 / * ovat 450 nm pitkät.Fig. 10 graphically shows the pass band of the filter of Fig. 9 when the air gaps i * 1 / * are 450 nm long.

* » > I f t I ·* »> I f t I ·

Kuvion 1 mukaisesti keksinnön mukainen rakenne muodostuu siis substraatin 1 ·· »* i * * 25 päälle muodostetusta ensimmäisestä resonaattorista 15, 10, 12 ja tämän päälle , muodostetusta toisesta resonaattorista 20, 10, 16. Alinna rakenteessa on • ♦ i j’.f piisubstraatti 1, johon on syövytetty aukko 5 suotimen kohdalle. Aukon 5 päällä onThus, according to Figure 1, the structure according to the invention consists of a first resonator 15, 10, 12 formed on the substrate 1 ·· »* i * * 25 and a second resonator 20, 10, 16 formed thereon. a silicon substrate 1 with an etched opening 5 at the filter. Over the opening 5 is

» I»I

t kolmikerrospeili 15, jota valmistusjäijestyksen mukaan voidaan kutsua t ‘ensimmäiseksi peiliksi. Peili 15 muodostuu vuorotelevista polypiikerroksista 2 ja » » > 30 piidioksidikerroksista 3. Samanlainen peili 16 on rakenteessa myös ylimpänä,t three-layer mirror 15, which according to the manufacturing orientation can be called t 'the first mirror. Mirror 15 consists of alternating polysilicon layers 2 and »» 30 silicon layers 3. A similar mirror 16 is also present in the structure,

r Ir I

kolmantena peilinä. Keskimmäinen kerrosrakenne 17, muodostuu kahdesta » ’1 ‘ samanlaisesta kolmikerrospeilistä 12 ja 20, joiden välissä on sovituskerros 18, jonka 4 ' HB^öl optinen paksuus on λ/4. Aallonpituus λ on suotimen päästökaistan aallonpituus. Sovituskerroksen 18 materiaalin taitekerroin on edullisimmin 1 (ilma tai vakuumi), jos halutaan yksi suuren kontrastin omaava läpäisykaista. Käytännössä saadaan hyvä tulos vaikka kerros 18 olisi piidioksidia, jonka taitekerroin on n. 1,46. Keskimmäisen 5 peilirakenteen 17 ylä- ja alapuolella ovat ontelot 10, jotka toimivat optisina resonaattoreina. Ontelon 10 pituus optisen akselin 11 suunnassa on tyypillisesti n* λ/2, missän=l,2,3.as the third mirror. The middle layer structure 17, consists of two »'1' similar triple-layer mirrors 12 and 20, between which there is a fitting layer 18 having a optical thickness λ / 4 of 4 'HB ^ öl. The wavelength λ is the passband wavelength of the filter. The material of the fitting layer 18 preferably has a refractive index of 1 (air or vacuum) if a single high contrast penetration band is desired. In practice, a good result is obtained even if the layer 18 is silica with a refractive index of about 1.46. Above and below the central mirror structure 17 are cavities 10 which act as optical resonators. The length of the cavity 10 in the direction of the optical axis 11 is typically n * λ / 2, where = 1.2.3.

Onteloiden 10 pituutta voidaan säätää toisistaan riippumattomasti johtaviin alueisiin 10 13 ja 14 kytketyillä jännitteillä Vi ja V2, jotka aiheuttavat sähköisen voiman uloimpien peilien 15 ja 16 sekä keskipeilirakenteen 17 välille. Keskipeiliä 17 voi käyttää yhteisenä jänniteterminaalina. Sähköstaattisen voiman vaikutuksesta ulommat peilit 15 ja 16 taipuvat kohti keskipeiliä 17. Päästökaistan paikkaa voi säätää noin 25% lepoaallonpituudesta. Tarvittava säätöjännite on tyypillisesti muutamasta 15 voltista muutamaan kymmeneen volttiin, täysin riippuen lepoaallonpituudesta eli onteloiden korkeudesta ja peilien sisäisestä jännityksestä. Säätöön voidaan käyttää j niin tasa- kuin vaihtojännitettäkin.The lengths of the cavities 10 can be independently adjusted by the voltages V1 and V2 applied to the conductive regions 10 13 and 14, which cause an electrical force between the outermost mirrors 15 and 16 and the central mirror structure 17. The central mirror 17 can be used as a common voltage terminal. Under the influence of electrostatic forces, the outer mirrors 15 and 16 are inclined towards the central mirror 17. The position of the passband can be adjusted to about 25% of the rest wavelength. The control voltage required is typically from a few 15 volts to a few tens of volts, completely depending on the resting wavelength, i.e. the height of the cavities and the internal tension of the mirrors. Both DC and AC voltages can be used for control.

IR- alueella (λ> 1,1 pm) peilien alla olevaa aukkoa 5 ei kuvion 6b mukaisesti tarvita, 20 koska heikosti seostettu pii on läpinäkyvä.In the IR region (λ> 1.1 µm), the aperture 5 under the mirrors is not required as shown in Fig. 6b, since the low-doped silicon is transparent.

*' · t, Kuviossa 2 on esitetty kuvion 6a suodattimen läpäisykaista, kun sovituskerroksen 18 taitekerroin on yksi (ilma), kuviossa 3, kun se on piidioksidia ja kuviossa 4, kun se ; ’ ton piinitridiä. Kuviossa 5 on esitetty säätöjännitteen vaikutus läpäisykaistan paikkaan, *,;,: 25 kun kummankin interferometrin jännitteet ovat yhtä suuret. Sovituskerros 18 on tässä v · tapauksessa piidioksidia.Fig. 2 shows the pass-through band of the filter of Fig. 6a when the refractive index of the fitting layer 18 is one (air), in Fig. 3 when it is silica and in Fig. 4 when it; 'Ton of silicon nitride. Figure 5 shows the effect of the control voltage on the location of the transmission band, *,;,: 25 when the voltages of the two interferometers are equal. In this case, the fitting layer 18 is silica.

: ’ Interferometrin tarkempi kerrosrakenne piisubstraattia käytettäessä on esitetty • ’ ’ kuvioissa 6a ja 6b. Interferometri tehdään kasvattamalla vuorottaisia polypiikerroksia « < · ·...· 30 2 ja piidioksidikerroksia 3 tasomaisen substraatin 1 päälle. Substraatti 1 voi olla : t » t 1 yksikiteistä piitä, germaniumia, metallioksidia tai -nitridiä, litiumniobaattia, lasia, tai » · : V jokin yhdistepuolijohde, esim. GaAs. Metallioksidi voi olla esim. alumiinioksidi ja t 1 1 f 5 ! O 8 S δ 1 nitridi esim. titaaninitridi. Periaatteessa substraatti 1 voi olla mitä tahansa ainetta, jonka pinnalle peilikerrokset voi tehdä, ja jonka optiset ominaisuudet sopivat tarkoitukseen. Jos substraatti 1 on läpinäkyvä valitulla aallonpituusalueella, niin rakenne voi olla kuvion 6b mukainen. Jos substraatti 1 on piitä, niin aallonpituuden 5 ollessa suurempi kuin n. 1,1 pm, aukkoa 5 ei tarvita. Oksidi voidaan poistaa interferometrin peilien, välistä 10 aukkojen 4 kautta esim. fluorivetyhapolla. Aukkojen 4 seinät ovat monikiteistä piitä. Interferometrin peilien läpimitta on tyypillisesti 1-2 mm ja peilien kerrosten 2 ja 3 optinen paksuus on λ/4. Aukot 4 voivat olla läpimitaltaan erittäin pieniä, muutama mikrometri riittää. Aukko 5 syövytetään 10 tarvittaessa piihin esim. KOH:lla tai TMAH:lla, jolloin kerros 6, tyypillisesti piinitridiä, toimii syövytyksen pysäyttäjänä. Jos aukkoa 5 ei syövytetä, on piisubstraatin alapinnalle tehtävä antiheijastuskalvo 7, tyypillisesti λ/4-kerros piinitridiä. Tällöin kerros 6 on edullisimmin piidioksidia. Antiheijastuskalvon 7 optinen paksuus on λ/4 mille tahansa substraatille ja sen edullisin taitekerroin on neliöjuuri substraatin 15 taitekertoimesta.: 'The more detailed layer structure of the interferometer using a silicon substrate is shown in Figures 6a and 6b. The interferometer is made by growing alternating layers of polysilicon «<· · ... · 30 2 and silica layers 3 on a planar substrate 1. The substrate 1 can be: t 1 monocrystalline silicon, germanium, metal oxide or nitride, lithium niobate, glass, or »·: V a compound semiconductor, e.g., GaAs. The metal oxide may be e.g. alumina and t 1 1 f 5! O 8 S δ 1 nitride eg titanium nitride. In principle, the substrate 1 can be any material on which the mirror layers can be applied, and whose optical properties are suitable for the purpose. If the substrate 1 is transparent in the selected wavelength range, the structure may be as shown in Figure 6b. If the substrate 1 is silicon, then at a wavelength 5 greater than about 1.1 µm, aperture 5 is not required. The oxide can be removed through the interferometer mirrors 10 through the openings 4 with e.g. hydrofluoric acid. The walls of the apertures 4 are polycrystalline silicon. Mirrors in the interferometer typically have a diameter of 1 to 2 mm and an optical thickness of λ / 4 of layers 2 and 3 of the mirrors. The openings 4 can be very small in diameter, a few micrometers is sufficient. The aperture 5 is etched into silicon, e.g. KOH or TMAH, if necessary, whereby layer 6, typically silicon nitride, acts as an etching stop. If the aperture 5 is not etched, an anti-reflection film 7, typically λ / 4, of silicon nitride must be applied to the underside of the silicon substrate. In this case, the layer 6 is most preferably silica. The optical thickness of the anti-reflection film 7 is λ / 4 for any substrate and its preferred refractive index is the square root of the refractive index of the substrate 15.

Jos keskipeilien välissä käytetään ilmakerrosta (tai vakuumia) 18, interferometrin rakenne on kuvion 7 mukainen.If an air layer (or vacuum) 18 is used between the middle mirrors, the structure of the interferometer is as shown in Figure 7.

20 Koska peilikerrokset kasvatetaan tasomaisina päällekkäin, ovat keskipeilit kiinteästi toisissaan kiinni. Päältä katsottuna interferometri näyttää kuvion 8 mukaiselta. Yläpeili :'.<t 16 kuten muutkin peilit ovat edullisimmin ympyrän muotoisia ja myös reiät 4 on sijoitettu ympyrän kehälle. Tummat neliöt 20 ovat kontaktointialueet sähkön syöttöä : varten.20 As the mirror layers are raised planarly on top of each other, the middle mirrors are fixed to each other. When viewed from above, the interferometer looks like in Figure 8. Upper mirror: Like other mirrors, the upper mirror is most preferably circular and the holes 4 are located around the periphery of the circle. The dark squares 20 are contact areas for power supply.

: 25 ’ i * :, ·' ·* Keskimmäisen peilin 17 ei tarvitse olla kahden peilin sovitettu yhdistelmä, vaan sen kerrosten lukumäärä voi olla pienempikin. Kuviossa 9 on esitetty rakenne, jossa keskipeili 17 on samanlainen kuin muutkin peilit. Kuviossa 10 on esitetty tätä ‘ ’ rakennetta vastaava vaste, jossa on kaksi läpäisykaistaa. Kontrastiksi tällä rakenteella 30 saadaan n. 10000 pii-piidioksidi-pii-peilirakenteella.: 25 'i *:, ·' · * The middle mirror 17 need not be a matched combination of two mirrors, but may have a smaller number of layers. Figure 9 shows a structure in which the central mirror 17 is similar to other mirrors. Figure 10 shows a response corresponding to this structure having two transmission bands. In contrast, this structure 30 provides about 10,000 silicon-silica-mirror structures.

Claims (11)

1 U 8 5 8 1 5 1. Sähköisesti säädettävissä oleva, piimikromekaanisesta kerrosrakenteesta muodostettu optinen suodin, joka käsittää - oleellisen tasomaisen substraatin (1), 10. substraatin (1) päälle muodostetun ensimmäisen peilin (15) ja tämän päälle muodostetun toisen peilin (17), ja - peilien (15, 17) väliin muodostetun optisen resonaattorikammion (10), jonka optinen pituus on likimain n* λ/2, missä n=l,2,3, 15 tunnettu siitä, että - toisen peilin (17) päälle on muodostettu vielä kolmas peilirakenne (16), ja 20. kolmannen peilin (16) ja toisen peilin (17) väliin on muodostettu toinen optinen resonaattori (10), jonka optinen pituus on likimain n* λ/2, niissä :··! n=l,2,3. »1 U 8 5 8 1 5 1. An electrically adjustable optical filter made of a silicon micromechanical sandwich structure comprising: - a substantially planar substrate (1), a first mirror (15) formed on a substrate (10) and a second mirror (17) formed thereon. ), and - an optical resonator chamber (10) formed between the mirrors (15, 17) having an optical length of approximately n * λ / 2, where n = 1,2,3,15, characterized in that - on the second mirror (17) a third mirror structure (16) is formed, and a second optical resonator (10) having an optical length of approximately n * λ / 2 is formed between the third mirror (16) and the second mirror (17), in which: ··! n = l, 2,3. » 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen suodin, tunnettu siitä, että suotimen ;·, 25 kerrosrakenteiden (2, 3) optiset paksuudet ovat oleellisesti mittausaallonpituuden neljäsosan paksuisia.Optical filter according to claim 1, characterized in that the optical thicknesses of the layer structures (2, 3) of the filter are substantially one quarter of the measuring wavelength. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen suodin, tunnettu siitä, että toinen peili (17) käsittää kaksi peilirakennetta (12, 20), joiden väliin on muodostettu optinen 30 sovituskerros (18). >08581Optical filter according to claim 1, characterized in that the second mirror (17) comprises two mirror structures (12, 20) between which an optical matching layer (18) is formed. > 08581 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen suodin, tunnettu siitä, että suodin käsittää sähköiset kontaktit (13, 14) kummankin optisen resonaattorin (10) pituuden säätämiseksi itsenäisesti sähköisen voiman avulla. jOptical filter according to claim 1, characterized in that the filter comprises electrical contacts (13, 14) for independently adjusting the length of each optical resonator (10) by means of an electric force. j 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen suodin, tunnettu siitä, substraatti (1) on yksikiteistä piitä, yksikiteistä germaniumia, litiumniobaattia, lasia, metallioksidia tai -nitridiä tai jokin yhdistepuolijohde.Optical filter according to claim 1, characterized in that the substrate (1) is monocrystalline silicon, monocrystalline germanium, lithium niobate, glass, metal oxide or nitride or a compound semiconductor. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen suodin, tunnettu siitä, että peilit (15, 10 16, 17) on tehty vuorottelevista pii- (2) ja piidioksidikerroksista (3).Optical filter according to Claim 1, characterized in that the mirrors (15, 10 16, 17) are made of alternating layers of silicon (2) and silica (3). 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen suodin, tunnettu siitä, että toisen peilirakenteen (17) optinen sovituskerros (18) on piitä, germaniumia, litiumniobaattia, lasia, metallioksidia, piidioksidia tai piinitridiä tai jokin yhdistepuolijohde. ! 15Optical filter according to claim 1, characterized in that the optical matching layer (18) of the second mirror structure (17) is silicon, germanium, lithium niobate, glass, metal oxide, silica or silicon nitride or a compound semiconductor. ! 15 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen suodin, tunnettu siitä, että toisen peilirakenteen (17) optinen sovituskerros (18) on ilma.Optical filter according to claim 1, characterized in that the optical matching layer (18) of the second mirror structure (17) is air. 9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen suodin, tunnettu siitä, että 20 substraatin (1) alapinnalla on antiheijastuskalvo (7).Optical filter according to Claim 1, characterized in that an anti-reflective film (7) is provided on the underside of the substrate (1). ’’ 10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen suodin, tunnettu siitä, että se muodostuu kahdesta kiinteästi päällekkäin olevasta Fabry- Perot tyyppisestä , ·. ·. interferometrista, joilla on yhteinen peili (17). | 25Optical filter according to Claim 1, characterized in that it consists of two closely overlapping Fabry-Perot types, ·. ·. an interferometer having a common mirror (17). | 25 : 11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen optinen suodin, tunnettu siitä, että rakenteen kaikki peilit (15, 17, 16) ovat ainakin likimain identtiset.An optical filter according to claim 1, characterized in that all mirrors (15, 17, 16) of the structure are at least approximately identical.
FI963976A 1996-10-03 1996-10-03 Electrically adjustable optical filter FI108581B (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI963976A FI108581B (en) 1996-10-03 1996-10-03 Electrically adjustable optical filter
AU44626/97A AU4462697A (en) 1996-10-03 1997-10-03 Electrically adjustable optical filter
EP97942986A EP0929830A1 (en) 1996-10-03 1997-10-03 Electrically adjustable optical filter
JP51626898A JP2001525075A (en) 1996-10-03 1997-10-03 Electrically adjustable optical filters
PCT/FI1997/000600 WO1998014804A1 (en) 1996-10-03 1997-10-03 Electrically adjustable optical filter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI963976 1996-10-03
FI963976A FI108581B (en) 1996-10-03 1996-10-03 Electrically adjustable optical filter

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI963976A0 FI963976A0 (en) 1996-10-03
FI963976A FI963976A (en) 1998-04-04
FI108581B true FI108581B (en) 2002-02-15

Family

ID=8546805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI963976A FI108581B (en) 1996-10-03 1996-10-03 Electrically adjustable optical filter

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0929830A1 (en)
JP (1) JP2001525075A (en)
AU (1) AU4462697A (en)
FI (1) FI108581B (en)
WO (1) WO1998014804A1 (en)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2119712B1 (en) * 1996-12-17 1999-05-16 Consejo Superior Investigacion MICROFABRICATED OPTICAL DEVICE AND PROCEDURE FOR THE DETECTION OF ABSORPTION / EMISSION BANDS IN THE INFRARED.
WO1999052006A2 (en) 1998-04-08 1999-10-14 Etalon, Inc. Interferometric modulation of radiation
US8928967B2 (en) 1998-04-08 2015-01-06 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and device for modulating light
FI981456A0 (en) 1998-06-24 1998-06-24 Valtion Teknillinen Method for electrically controlling the distance between micromechanical electrodes
FR2820513B1 (en) * 2001-02-05 2004-05-21 Centre Nat Rech Scient OPTOELECTRONIC DEVICE WITH WAVELENGTH FILTERING BY CAVITY COUPLING
JP4720022B2 (en) * 2001-05-30 2011-07-13 ソニー株式会社 OPTICAL MULTILAYER STRUCTURE, ITS MANUFACTURING METHOD, OPTICAL SWITCHING DEVICE, AND IMAGE DISPLAY DEVICE
WO2003001251A1 (en) 2001-06-25 2003-01-03 Massachusetts Institute Of Technology Air gaps for optical applications
JP4736282B2 (en) * 2001-09-05 2011-07-27 ソニー株式会社 Thin film optical device
AU2002225061A1 (en) * 2001-12-21 2003-07-15 Nokia Corporation Reflective flat panel display
US7370185B2 (en) * 2003-04-30 2008-05-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Self-packaged optical interference display device having anti-stiction bumps, integral micro-lens, and reflection-absorbing layers
JP4383194B2 (en) * 2004-02-03 2009-12-16 古河電気工業株式会社 Dielectric multilayer filter having predetermined wavelength optical characteristics, design method thereof, design program thereof, and optical add / drop system using the dielectric multilayer filter
DE102004013851B4 (en) * 2004-03-20 2021-06-17 Robert Bosch Gmbh Process for the production of an interference filter from alternating air-semiconductor layer systems as well as an infrared filter produced with the process
US7420725B2 (en) 2004-09-27 2008-09-02 Idc, Llc Device having a conductive light absorbing mask and method for fabricating same
US7372613B2 (en) 2004-09-27 2008-05-13 Idc, Llc Method and device for multistate interferometric light modulation
US7583429B2 (en) 2004-09-27 2009-09-01 Idc, Llc Ornamental display device
US7944599B2 (en) 2004-09-27 2011-05-17 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Electromechanical device with optical function separated from mechanical and electrical function
US7289259B2 (en) 2004-09-27 2007-10-30 Idc, Llc Conductive bus structure for interferometric modulator array
NO20051850A (en) 2005-04-15 2006-09-25 Sinvent As Infrared detection of gas - diffractive.
KR101423321B1 (en) 2005-07-22 2014-07-30 퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크. Electomechanical devices having support structures and methods of fabricating the same
EP2495212A3 (en) * 2005-07-22 2012-10-31 QUALCOMM MEMS Technologies, Inc. Mems devices having support structures and methods of fabricating the same
US7916980B2 (en) 2006-01-13 2011-03-29 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Interconnect structure for MEMS device
US7527998B2 (en) 2006-06-30 2009-05-05 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method of manufacturing MEMS devices providing air gap control
WO2009013230A1 (en) 2007-07-23 2009-01-29 Carl Zeiss Smt Ag Optical system of a microlithographic projection exposure apparatus
US8941631B2 (en) 2007-11-16 2015-01-27 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Simultaneous light collection and illumination on an active display
US7944604B2 (en) 2008-03-07 2011-05-17 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Interferometric modulator in transmission mode
DE102008045504B4 (en) 2008-09-03 2011-05-05 Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Optical sensor with a photoelectric scanning sensor and method for scanning image sections
EP2435868A1 (en) 2009-05-29 2012-04-04 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Illumination devices and methods of fabrication thereof
JP5625614B2 (en) 2010-08-20 2014-11-19 セイコーエプソン株式会社 Optical filter, optical filter module, spectrophotometer and optical instrument
US9057872B2 (en) 2010-08-31 2015-06-16 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Dielectric enhanced mirror for IMOD display
US9134527B2 (en) 2011-04-04 2015-09-15 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Pixel via and methods of forming the same
US8963159B2 (en) 2011-04-04 2015-02-24 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Pixel via and methods of forming the same
US8736939B2 (en) 2011-11-04 2014-05-27 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Matching layer thin-films for an electromechanical systems reflective display device
US8995043B2 (en) 2011-11-29 2015-03-31 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Interferometric modulator with dual absorbing layers
US9041751B2 (en) 2012-11-01 2015-05-26 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Electromechanical systems display device including a movable absorber and a movable reflector assembly
JP6390090B2 (en) * 2013-11-19 2018-09-19 セイコーエプソン株式会社 Optical filter device, optical module, and electronic apparatus
CN107240647B (en) * 2017-06-05 2018-10-23 京东方科技集团股份有限公司 A kind of organic light emitting diode device, lamps and lanterns
JP7200658B2 (en) * 2018-09-27 2023-01-10 セイコーエプソン株式会社 optical devices and electronic devices

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5345328A (en) * 1992-08-12 1994-09-06 Sandia Corporation Tandem resonator reflectance modulator
FI94804C (en) * 1994-02-17 1995-10-25 Vaisala Oy Electrically adjustable surface micromechanical Fabry-Perot interferometer for optical material analysis

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001525075A (en) 2001-12-04
AU4462697A (en) 1998-04-24
FI963976A0 (en) 1996-10-03
EP0929830A1 (en) 1999-07-21
WO1998014804A1 (en) 1998-04-09
FI963976A (en) 1998-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI108581B (en) Electrically adjustable optical filter
EP0668490B1 (en) Electrically tunable fabry-perot interferometer produced by surface micromechanical techniques for use in optical material analysis
US8995044B2 (en) Micromechanical tunable Fabry-Perot interferometer and a method for producing the same
US8913322B2 (en) Micromechanical tunable Fabry-Perot interferometer and a method for producing the same
US20030053078A1 (en) Microelectromechanical tunable fabry-perot wavelength monitor with thermal actuators
JP4578587B2 (en) Integrated tunable Fabry-Perot interferometer
US6808276B2 (en) Suspended high reflectivity coating on release structure and fabrication process therefor
US20010015810A1 (en) Fabry-perot filter, wavelength-selective infrared detector and infrared gas analyzer using the filter and detector
US20050105184A1 (en) Tunable filter membrane structures and methods of making
EP3268708B1 (en) A mirror plate for a fabry-perot interferometer and a fabry-perot interferometer
EP1337888B1 (en) Optical filters
US20200232848A1 (en) Tunable Fabry-Perot Filter Element, Spectrometer Device and Method for Manufacturing a Tunable Fabry-Perot Filter Element
US20020181107A1 (en) Dual-band fabry-perot mirror coating
Lammel et al. MEMS infrared gas spectrometer based on a porous silicon tunable filter
JP2005031326A (en) Optical filter
Kong et al. Integrated silicon microspectrometers
KR20040072406A (en) Tunable optical resonator and tunable optical filter using the same
EP3333600A1 (en) Tunable optical devices and their methods of manufacturing
WO2021056273A1 (en) Tunable optical filter device
CN112415647A (en) Semiconductor etalon device and method of manufacturing the same
Yun et al. Crystalline Si-based in-plane tunable Fabry-Perot filter with wide tunable range
CN113795779B (en) Adjustable infrared optical filter device
FI95838B (en) Electrically adjustable surface-micromechanical Fabry- Perot interferometer for use with an optical pick-up, for example a Fabry-Perot interferometer
Rupprecht et al. Subwavelength grating reflectors for fabrication cost reduction of Fabry-Perot infrared filters
US20080019409A1 (en) Wavelength -tunable selective optoelectronic filter