硅锗基光学滤波器制造技术

光学滤波器可以包括基底。光学滤波器可以包括布置在基底上的一组光学滤波器层。该组光学滤波器层包括光学滤波器层的第一子集。光学滤波器层的第一子集可以包括具有第一折射率的硅锗(SiGe)。光学滤波器可以包括光学滤波器层的第二子集。光学滤波器层的第二子集可以包括具有第二折射率的材料。第二折射率小于第一折射率。

Silicon germanium based optical filter

An optical filter may include a base. Optical filters can include a set of optical filter layers arranged on the substrate. The optical filter layer includes the first subset of the optical filter layer. The first subset of the optical filter layer may include silicon germanium (SiGe) having the first refractive index. Optical filters can include second subsets of optical filter layers. The second subset of the optical filter layer can comprise a material having a second refractive index. The second refractive index is less than the first refractive index.

【技术实现步骤摘要】
硅锗基光学滤波器
本公开涉及光学滤波器以及光学系统。
技术介绍
光学发射器可以发射导向物体的光。例如，在手势识别系统中，光学发射器可以向用户发射近红外(NIR)光，并且NIR光可以从用户向光学接收器反射。在这种情况下，光学接收器可以捕获关于NIR光的信息，并且该信息可以被用于识别用户正在执行的手势。例如，设备可以使用该信息来生成用户的三维表示，并且基于该三维表示来识别用户正在执行的手势。在另一示例中，可以使用关于NIR光的信息来识别用户的身份、用户的特征(例如身高或体重)、目标的另一类型的特征(例如，到对象的距离、该对象的尺寸或该对象的形状)等。然而，在将NIR光向用户发射的期间和/或在从用户向光学接收器反射的期间，环境光可能干扰NIR光。因此，光学接收器可以光耦合到诸如带通滤波器之类的光学滤波器上，以过滤环境光并允许NIR光向着光学接收器通过。
技术实现思路
根据一些实施例，光学滤波器可以包括基底。光学滤波器可以包括布置在基底上的一组光学滤波器层。该组光学滤波器层包括光学滤波器层的第一子集。光学滤波器层的第一子集可以包括具有第一折射率的硅锗(SiGe)。光学滤波器可以包括光学滤波器层的第二子集。光学滤波器层的第二子集可以包括具有第二折射率的材料。第二折射率小于第一折射率。根据一些实施例，光学滤波器可以包括基底。光学滤波器可以包括布置在基底上以对入射光滤波的高折射率材料层和低折射率材料层。其中入射光的具有第一光谱范围的第一部分将被光学滤波器反射，并且入射光的具有第二光谱范围的第二部分将通过光学滤波器。高折射率材料层是氢化硅锗(SiGe：H)。低折射率材料层是二氧化硅(SiO2)。根据一些实施例，光学系统可以包括光学发射器以发射近红外(NIR)光。光学系统可以包括光学滤波器以对输入光学信号进行滤波并提供滤波后的输入光学信号。输入光学信号包括来自光学发射器的NIR光和来自光源的环境光。光学滤波器包括一组介电薄膜层。该组介电薄膜层包括具有第一折射率的硅锗层的第一子集。具有小于第一折射率的第二折射率的材料层的第二子集，滤波后的输入光学信号包括相对于输入光学信号降低强度的环境光。光学系统可以包括光学接收器，以接收滤波后的输入光学信号并提供输出电信号。附图说明图1A-图1D是在此描述的示例实施例的总览的示意图；图2A和图2B是与在此描述的示例实施例有关的一组材料的光学特性的示例的图示；图3A是与在此描述的实施例有关的一组材料的机械特性的示例的图示；图3B是与在此描述的示例实施例有关的一组材料的光学特性的另一示例的图示；图4是在此描述的示例实施例的示意图；图5A和图5B是与在此描述的示例实施例有关的一组材料的光学特性的另一示例的图示；图5C是与在此描述的示例实施例有关的一组材料的机械特性的另一示例的图示；以及图6A和图6B是在此描述的另一示例实施例的示意图。具体实施方式以下示例实施例的详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。光学接收器可以接收来自诸如光学发射器之类的光源的光。例如，光学接收器可以接收来自光学发射器并且从诸如用户或物体之类的目标反射的近红外(NIR)光。在这种情况下，光学接收器可以接收NIR光以及例如可见光谱光的环境光。环境光可以包括来自与光学发射器分离的一个或多个光源的光，诸如阳光、来自灯泡的光等。环境光可能降低与NIR光有关的确定的准确性。例如，在手势识别系统中，环境光可能降低基于NIR光的目标的三维图像的生成的准确性。因此，光学接收器可以光耦合到诸如带通滤波器之类的光学滤波器，以过滤环境光并且使NIR光向着光学接收器通过。光学滤波器可以包括一组介电薄膜层。该组介电薄膜层被选择和沉积以阻挡低于特定阈值(例如700纳米(nm))的带外光的部分，并使特定波长范围的光通过，该特定波长范围例如约700nm至约1700nm的范围、约800nm至约1100nm的范围、约900nm至约1000nm的范围、约920nm至约980nm的范围等。例如，可以选择该组介电薄膜层以滤除环境光。另外地或可选地，可以选择该组介电膜层以阻挡低于特定阈值的带外光，并且使另一波长范围的光通过，另一波长范围例如约1500nm至约1600nm的范围、约1520nm至约1580nm的范围、或约1550nm的波长。在此描述的实施例可以使用硅锗(SiGe)基材料(诸如氢化硅锗(SiGe：H)材料等)作为光学滤波器(例如低角度偏移光学滤波器)的一组高折射率层。以这种方式，基于光学滤波器相对于使用另一高折射率层材料的另一滤波器堆叠而言具有更高的有效折射率，光学滤波器可以提供相对较低的角度偏移。而且，使用SiGe或SiGe:H材料的滤波器可以基本上阻挡或有效地筛掉环境光并使NIR光通过。特定入射角下的波长偏移被计算为：其中，λshift表示特定入射角下的波长偏移，Θ表示特定入射角，neff表示有效折射率，并且λ0表示θ＝0°下光的波长。图1A-图1D是在此描述的制造示例实施例的溅射沉积系统的一组几何结构的示例100的示意图。如图1所示，示例100包括真空室110、基底120、阴极130、靶131，阴极电源140、阳极150，等离子体激活源(PAS)160和PAS电源170。如本文所述，靶131可以包括基于特定浓度的光学特性来选择的特定浓度的硅锗材料。如在此所述，在另一示例中，阴极130的角度可以被配置为使特定浓度的硅锗被溅射到基底120上。PAS电源可以被用来给PAS160供电并且可以包括射频(RF)电源。阴极电源140可以被用来为阴极130供电并且可以包括脉冲直流(DC)电源。关于图1A，靶131在氢(H2)以及惰性气体(例如氩气)的存在下被溅射，以将氢化硅锗材料作为层沉积在基底120上。可以经由阳极150和/或PAS160将惰性气体提供到室中。通过用来激活氢的PAS160将氢引入到真空室110中。另外地或可选地，阴极130(例如，在这种情况下，氢可以从另一部分真空室110引入)或者阳极150可以引起氢激活(例如，在这种情况下，氢可以通过阳极150引入到真空室110中)。在一些实施例中，氢可以采取氢气、氢气和惰性气体(例如氩气)的混合物等形式。PAS160可位于阴极130的阈值接近度内，从而允许来自PAS160的等离子体和来自阴极130的等离子体重叠。PAS160的使用允许氢化硅层以相对较高的沉积速率沉积。在一些实施例中，氢化硅锗层以约0.05nm/s至约2.0nm/s、约0.5nm/s至约1.2nm/s、约0.8nm/s等的沉积速率沉积。尽管在此根据特定的几何结构和特定的实施例描述了溅射过程，但是其它几何结构和其它实施例也是可以的。例如，氢可以从另一个方向、从距阴极130阈值接近度的气体歧管等注入。如图1B-图1C所示，类似的溅射沉积系统包括真空室110、基底120、第一阴极180、第二阴极190、硅靶181、锗靶191、阴极电源140、阳极150、等离子体激活源(PAS)160和PAS电源170。在这种情况下，硅靶181是硅靶，锗靶191是锗靶。如图1B所示，硅靶181相对于基底120的朝向大约为0度(例如，近似平行于基底120)，锗靶191相对于基底120的朝向大约为120度。在这种情况下，分别通过阴极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学滤波器，包括：基底；布置在所述基底上的一组光学滤波器层，该组光学滤波器层包含：光学滤波器层的第一子集，所述光学滤波器层的第一子集包括具有第一折射率的硅锗(SiGe)；以及光学滤波器层的第二子集，所述光学滤波器层的第二子集包括具有第二折射率的材料，所述第二折射率小于所述第一折射率。

【技术特征摘要】
2016.11.30 US 15/365,5401.一种光学滤波器，包括：基底；布置在所述基底上的一组光学滤波器层，该组光学滤波器层包含：光学滤波器层的第一子集，所述光学滤波器层的第一子集包括具有第一折射率的硅锗(SiGe)；以及光学滤波器层的第二子集，所述光学滤波器层的第二子集包括具有第二折射率的材料，所述第二折射率小于所述第一折射率。2.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中所述材料包括以下中的至少一种：二氧化硅(SiO2)材料，三氧化二铝(Al2O3)材料，二氧化钛(TiO2)材料，五氧化二铌(Nb2O5)材料，五氧化二钽(Ta2O5)材料，二氟化镁(MgF2)材料，二氧化锆(ZrO2)材料，三氧化二钇(Y2O3)材料，四氮化三硅(S3N4)，硼基材料，或磷基材料。3.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中所述光学滤波器层的第一子集是高折射率材料层(H)，并且所述光学滤波器层的第二子集是低折射率材料层(L)；以及其中该组光学滤波器层按以下顺序中的至少一种布置：(H-L)m顺序，(H-L)m-H顺序，或L-(H-L)m顺序，其中m是交替的H层和L层的数量。4.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中所述第一折射率在大约800纳米(nm)至大约1100nm的光谱范围内大于3。5.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中所述第一折射率在大约800纳米(nm)至大约1100nm的光谱范围内大于3.5。6.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中所述第一折射率在大约900纳米(nm)至大约1100nm的波长下大约为4。7.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中所述第一折射率在大约1400纳米(nm)至大约1700nm的光谱范围内比大约3大。8.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中所述第一折射率在大约1500纳米(nm)至大约1600nm的光谱范围内比大约3.4大。9.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中所述第一折射率在大约1500纳米(nm)至大约1600nm的光谱范围内比大约3.6大。10.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中所述光学滤波器层的第一子集是退火的。11.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中所述光学滤波器层的第一子集是氢化的。12.根据权利要求1所述的光学滤波器，其中所述光学滤波器层的第一子集是氮化的。13....

【专利技术属性】
技术研发人员：GJ奥肯福斯，
申请(专利权)人：唯亚威解决方案股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US