低角度偏移滤波器制造技术

光学薄膜滤波器可以包括具有第一折射率的第一组滤波器层。光学薄膜滤波器可以包括具有第二折射率的第二组滤波器层。第一组滤波器层的第一组厚度、第二组滤波器层的第二组厚度、第一折射率和第二折射率可以被配置为使光学薄膜滤波器在特定波长处实现小于阈值的角度偏移。光学薄膜滤波器的有效折射率可以大于或等于光学薄膜滤波器的最高折射率组成材料的折射率的95％。的折射率的95％。的折射率的95％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低角度偏移滤波器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2020年3月25日提交的标题为“LOW ANGLE SHIFT FILTER USING A HIGHER ORDER SPACER.”的美国临时专利申请号62/994，643和于2021年3月19日提交的标题为“LOW ANGLE SHIFT FILTER.”的美国非临时专利申请号17/249,968的优先权，它们通过引用被明确地并入本文。

技术介绍

[0003]涂覆系统可以用于用特定材料涂覆衬底。例如，脉冲直流(DC)磁控溅射系统可以用于沉积薄膜层、厚膜层等。基于沉积层组的涂覆系统可以形成光学元件。例如，薄膜(或基于非薄膜的涂覆)可以用于形成光学滤波器，该光学滤波器诸如是光学干涉滤波器、低角度偏移滤波器、准直器等。在一些情况下，滤波器可以与在特定波长的光处提供特定功能相关联。例如，带通滤波器可以用于过滤近红外范围的光、可见光范围的光、紫外范围的光等。
[0004]在一个示例中，光学发射器可以发出朝向对象的光。在姿势识别系统的情况下，光学发射器可以向用户发射光，并且该光可以从用户朝向光学接收器反射。光学接收器可以捕获关于光的信息，并且该信息可以用于识别由用户执行的姿势。例如，设备可以使用信息来生成用户的三维再现，并且基于该三维再现来识别用户正在执行的姿势。在另一示例中，关于光的信息可以用于识别用户的身份、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、对象的尺寸、对象的形状、对象的光谱特征或对象的荧光)等。/>[0005]然而，在光朝向用户发射的期间和/或在光从用户朝向光学接收器反射的期间，环境光可能干扰所发射的光。因此，光学接收器可以光耦合到光学滤波器(诸如带通滤波器、准直器、低角度偏移滤波器等)以允许经配置的波长带的光朝向光学接收器通过。例如，带通滤波器可以通过光的第一部分并阻挡光的第二部分。基于被配置为用于低角度偏移的低角度偏移滤波器可以允许来自收发器的具有宽范围入射角的光通过，而不允许引起向滤波器的带通的偏移通过的方式削减光。

技术实现思路

[0006]根据一些实施方式，一种光学薄膜滤波器可以包括具有第一折射率的第一组滤波器层。光学薄膜滤波器可以包括具有第二折射率的第二组滤波器层。第一组滤波器层的第一组厚度、第二组滤波器层的第二组厚度、第一折射率和第二折射率可以被配置为使光学薄膜滤波器在特定波长处实现小于阈值的角度偏移。光学薄膜滤波器的有效折射率可以大于或等于光学薄膜滤波器的最高折射率组成材料的折射率的95％。
[0007]根据一些实施方式，光学薄膜滤波器可以包括交替的高折射率层和低折射率层。高折射率层可以具有大于阈值的第一折射率，并且低折射率层具有小于或等于阈值的第二折射率。光学薄膜滤波器可以具有大于或等于光学薄膜滤波器的最高折射率组成材料的95％的有效折射率。
[0008]根据一些实施方式，光学系统可以包括光学发射器设备、光学接收器设备和被设
置在光学发射器设备与光学接收器设备之间的光学路径中的光学薄膜滤波器。光学薄膜滤波器可以包括多个层，其被配置为具有多个厚度和两个或更多个折射率，以使得光学薄膜滤波器在特定波长处实现小于阈值的角度偏移。光学薄膜滤波器可以具有大于或等于多个层的最高折射率组成材料的95％的有效折射率。
附图说明
[0009]图1是本文描述的一个示例实施方式的概观图。
[0010]图2A至图2C是本文描述的一个示例实施方式的光学和物理特征的图。
[0011]图3A至图3C是本文描述的一个示例实施方式的光学和物理特征的图。
[0012]图4A至图4C是本文描述的一个示例实施方式的光学和物理特征的图。
[0013]图5A至图5C是本文描述的一个示例实施方式的光学和物理特征的图。
[0014]图6是本文描述的一个示例实施方式的角度偏移的图。
[0015]图7是本文描述的一个示例实施方式的有效折射率的图。
[0016]图8A至图8C是本文描述的一个示例实施方式的光学和物理特征的图。
[0017]图9是本文描述的一个示例实施方式的光学特征的图。
具体实施方式
[0018]示例实施方式的以下详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。尽管以下描述使用诸如传感器系统、光谱系统等各种光学系统作为示例，但是本文描述的系统和方法可以与任何传感器或光学设备一起使用，包括但不限于其他光学传感器和光谱传感器。
[0019]光学传感器设备可以包括传感器元件的传感器元件阵列，以接收来自诸如以下光源的光：光学发射器、灯泡、激光器(例如，竖直腔面发射激光器(VCSEL)、分布式反馈(DFB)激光器等)、发光二极管(LED)、环境光源等。例如，在三维感测系统中，光学传感器设备可以包括传感器元件阵列以接收从目标对象(诸如人)反射的光，从而能够识别目标对象、识别由目标对象执行的姿势等。传感器元件可以与光学滤波器相关联，该光学滤波器过滤到达传感器元件的光，以使传感器元件能够获得关于特定光谱范围的电磁频率的信息。例如，传感器元件可以与具有以下光谱范围的通带的光学滤波器对准：可见光谱范围、近红外(NIR)光谱范围、中波红外(MWIR)光谱范围、长波红外(LWIR)光谱范围、紫外光谱范围等。光学滤波器可以包括一个层或多个层以过滤一部分光。
[0020]然而，当朝向光学滤波器的光的入射角(AOI)从被配置的入射角(例如，0度(法线)、30度、45度等)改变为阈值入射角(例如，与被配置的入射角的偏差大于约10度、与被配置的入射角的偏差大于约20度、与被配置的入射角的偏差大于约30度等)时，光学滤波器的滤波性能可能下降。例如，干涉滤波器可以随着入射角的增加而向较低波长偏移。偏移的幅度可以基于干涉滤波器的有效折射率。为了以宽角度范围捕获光(例如，来自收发器)，干涉滤波器可以被配置为具有更宽的带宽。然而，使用更宽的带宽可能导致通过的环境光增加。在这种情况下，作为结果，更高的入射角处的信噪比可能基于通过的环境光而降低，这可能减小基于感测而执行的确定的准确度。
[0021]另一方面，在LIDAR系统中，例如，诸如通过减小角度偏移而实现较窄带宽滤波器
的方式增加信噪比可以实现范围和准确度的提高。通过提高范围和准确度，LIDAR系统可以以减小的激光器功耗来进行部署，这可以延长包括LIDAR系统的设备的电池寿命。此外，角度偏移可以减小光的入射角的可用范围，从而减小传感器系统的可用视场。在这种情况下，传感器系统可以通过增加入射角的可用范围、通过实现低角度偏移执行宽视场感测，这可以改进传感器系统功能、消除对被部署为覆盖整个视场的多个传感器系统的需要等。
[0022]角度偏移可以与带通滤波器的有效折射率有关。例如，较高的有效折射率与较低的角度偏移相关。有效折射率可以根据带通滤波器的组成材料的组成折射率来计算。例如，对于具有由交替的高折射率组成材料层和低折射率组成材料层形成的反射镜的滤波器(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学薄膜滤波器，包括：第一组滤波器层，具有第一折射率；以及第二组滤波器层，具有第二折射率，所述第一组滤波器层具有第一组厚度，所述第二组滤波器层具有第二组厚度，所述第一折射率具有第一值，并且所述第二折射率具有第二值，以使得所述光学薄膜滤波器具有大于或等于所述光学薄膜滤波器的最高折射率组成材料的折射率的95％的有效折射率。2.根据权利要求1所述的光学薄膜滤波器，其中所述光学薄膜滤波器的所述最高折射率组成材料是折射率为3.75的氢化硅材料，以及其中所述有效折射率大于或等于3.56，以及其中在30度入射角处的相对角度偏移小于所述光学薄膜滤波器的中心波长的1.0％。3.根据权利要求2所述的光学薄膜滤波器，其中所述中心波长为940纳米。4.根据权利要求1所述的光学薄膜滤波器，其中所述光学薄膜滤波器的所述最高折射率组成材料是折射率为2.38的铌钛氧化物材料，以及其中所述有效折射率大于或等于2.261，以及其中在30度入射角处的相对角度偏移小于所述光学薄膜滤波器的截止波长的2.48％。5.根据权利要求4所述的光学薄膜滤波器，其中所述截止波长为650nm。6.根据权利要求1所述的光学薄膜滤波器，其中对于介于0度与30度之间的入射角，所述光学薄膜滤波器的中心波长处的角度偏移小于所述中心波长的0.6％。7.根据权利要求1所述的光学薄膜滤波器，其中所述有效折射率由以下形式的关系确定：其中n
eff
是所述有效折射率，θ是特定入射角，λ0是在法向入射角处的特定波长，并且λ
θ
是在所述特定入射角处的角度偏移波长。8.根据权利要求1所述的光学薄膜滤波器，其中所述光学薄膜滤波器的带通介于200纳米(nm)与14000nm之间。9.根据权利要求1所述的光学薄膜滤波器，其中所述第一组滤波器层的第一材料和所述第二组滤波器层的第二材料形成交替的高折射率层和低折射率层的组。10.根据权利要求1所述的光学薄膜滤波器，其中所述第一组滤波器层或所述第二组滤波器层中的至少一者包括以下各项中的至少一项：硅层，二氧化硅层，氢化硅层，五氧化钽层，五氧化铌层，铌钛氧化物层，铌钽氧化物层，二氧化钛层，
氮化硅层，或氮化铝层。11.根据权利要求1所述的光学薄膜滤波器，其中所述光学薄膜滤波器是以下各项中的至少一项：带通滤波器，双带通滤波器，n
‑
带通滤波器，陷波滤波器，长波通滤波器，短波通滤波器，偏振分束器，或非偏振分束器。12....

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：VIAVI科技有限公司，
类型：发明
国别省市：