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公開番号2024103644
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-01
出願番号2024088095,2022079468
出願日2024-05-30,2016-01-22
発明の名称改良された透過率を有する近赤外線光学干渉フィルタ
出願人マテリオンコーポレイション
代理人個人,個人
主分類G02B 5/28 20060101AFI20240725BHJP(光学)
要約【課題】改良された透過率を有する近赤外線光学干渉フィルタの提供。
【解決手段】干渉フィルタが、少なくとも、随意に、窒素が添加された水素化非晶質ケイ素(a-Si:H,N)の層と、SiO₂、SiO_x、SiO_xN_y等の1.9～2.7(それらの値を含む)の範囲内のより高い屈折率を有する1つ以上の誘電材料の層との複数の層を備えている層スタックを含む。干渉フィルタは、750～1000nm(それらの値を含む)の範囲内の通過帯域中心波長を有するように設計される。1.9～2.7(それらの値を含む)の範囲内のより高い屈折率を伴う誘電材料の層は、SiO₂を低屈折率層として使用する類似干渉フィルタと比較して、より小さい角度シフトを提供する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
本願図面に記載の発明。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６２／１０７，１１２号（２０１５年１月２３日出願）に対する優先権を主張し、上記出願の全体は、参照により本明細書に完全に引用される。
続きを表示（約 3,200 文字）【０００２】
（使用の分野）
以下の開示は、光学技術分野、光学フィルタ技術分野、および関連技術分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
公知の透過率干渉フィルタは、交互するケイ素層と二酸化ケイ素（ＳｉＯ
２
）層とのスタックを採用する。そのような素子は、短波および中波赤外線から約１１００ｎｍまでにおける使用のために公知であり、ケイ素およびＳｉＯ
２
は両方とも、この範囲内では透明である。より低い波長閾値（上限光子エネルギー閾値に対応する）は、その結晶性形態では、約１．１２ｅＶのバンドギャップを有する、ケイ素による吸収の発現によって制御される。これらの素子内におけるケイ素の重要な利点は、その高屈折率である。光学干渉フィルタのスペクトルプロファイルは、とりわけ、照明の角度に依存する。角度が増加するにつれて、フィルタは、より短い波長にシフトする。この角度シフトは、使用される材料およびそれらの材料の分布に依存する。より高い屈折率は、より小さい角度シフトをもたらす。狭帯域フィルタに対して、角度シフトの量は、光学システム内で使用される場合のフィルタの有用帯域幅を限定する。大角度受光角を伴うシステムでは、低角度シフトをもたらすように構築されたフィルタは、より狭通過帯域を有し、故に、より低い屈折率を伴う材料から構築されるものより優れた雑音除去を有することができる。
【０００４】
素子動作を近赤外線まで拡張するために、ケイ素を水素化し、水素化非晶質ケイ素（ａ－Ｓｉ：Ｈ）とＳｉＯ
２
との交互層を採用することがさらに公知である。ケイ素を水素化することによって、材料損失および屈折率が、低減させられる。このアプローチによって、８００～１０００ｎｍ範囲内で動作する非常に高性能干渉フィルタが、達成可能である。
【０００５】
いくつかの改良点が、本明細書に開示される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、少なくとも１つの水素化非晶質ケイ素の層と、水素化非晶質ケイ素の屈折率より低い屈折率を有する、１つ以上の誘電材料の少なくとも１つの層であって、１．９～２．７（それらの値を含む）の範囲内の屈折率を有する、誘電材料の層を含む、１つ以上の誘電材料の層との複数の層のスタックを備えている、干渉フィルタに関する。
【０００７】
いくつかの実施形態では、干渉フィルタは、窒素が最適に添加された少なくとも水素化非晶質ケイ素（ａＳｉ：Ｈ，Ｎ）の層と、ＳｉＯ
２
、ＳｉＯ
ｘ
、ＳｉＯ
ｘ
Ｎ
ｙ
等の１つ以上の誘電材料の層であって、１．９～２．７（それらの値を含む）の範囲内のより高い屈折率を伴う、誘電材料との複数の層のスタックを含む。干渉フィルタは、７５０～１０００ｎｍ（それらの値を含む）の範囲内の通過帯域中心波長を有するように設計される。１．９～２．７（それらの値を含む）の範囲内のより高い屈折率を伴う誘電材料の層は、ＳｉＯ
２
を低屈折率層として使用する類似干渉フィルタと比較して、より小さい角度シフトを提供する。
【０００８】
本開示のこれらおよび他の非限定的特性は、以下により具体的に開示される。
例えば、本願は以下の項目を絵提供する。
（項目１）
干渉フィルタであって、前記干渉フィルタは、層スタックを備え、前記層スタックは、
少なくとも、
水素化非晶質ケイ素の層と、
前記水素化非晶質ケイ素の屈折率より低い屈折率を有する１つ以上の誘電材料の層と
の複数の層を備え、
前記１つ以上の誘電材料の層は、１．９～２．７（それらの値を含む）の範囲内の屈折率を有する誘電材料の層を含む、干渉フィルタ。
（項目２）
前記１．９～２．７（それらの値を含む）の範囲内の屈折率を有する誘電材料の層は、Ｓｉ
３
Ｎ
４
、ＳｉＯ
ｘ
Ｎ
ｙ
（ｙは、１．９以上の屈折率を提供するために十分に大きい）、Ｔａ
２
Ｏ
５
、Ｎｂ
２
Ｏ
５
、またはＴｉＯ
２
を備えている１つ以上の層を含む、項目１に記載の干渉フィルタ。
（項目３）
前記１つ以上の誘電材料の層は、ＳｉＯ
２
層をさらに含む、項目２に記載の干渉フィルタ。
（項目４）
前記層スタックは、８００～１１００ｎｍ（それらの値を含む）の範囲内の通過帯域中心波長を有するように構成されている、項目１－３のいずれか１項に記載の干渉フィルタ。
（項目５）
前記層スタックは、７５０～１１００ｎｍ（それらの値を含む）の範囲内の通過帯域中心波長を有するように構成されている、項目１－３のいずれか１項に記載の干渉フィルタ。
（項目６）
前記層スタックを支持する透明基板をさらに備えている、項目１－５のいずれか１項に記載の干渉フィルタ。
（項目７）
前記透明基板は、ガラス基板を備えている、項目６に記載の干渉フィルタ。
（項目８）
前記層スタックは、透明基板の片側の第１の層スタックと、前記透明基板の反対側の第２の層スタックとを含む、項目６－７のいずれか１項に記載の干渉フィルタ。
（項目９）
前記第１の層は、低域通過カットオフ波長を伴う低域通過フィルタを画定し、前記第２の層スタックは、高域通過カットオフ波長を伴う高域通過フィルタを画定し、前記干渉フィルタは、前記高域通過カットオフ波長と前記低域通過カットオフ波長との間に画定された通過帯域を有する、項目８に記載の干渉フィルタ。
（項目１０）
前記層スタックを基板上に配置することを含む動作によって、項目１－９のいずれか１項に記載の干渉フィルタを製作することを含む方法。
（項目１１）
前記配置することは、少なくともケイ素系スパッタリング標的を使用して、スパッタリングすることを含む、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
干渉フィルタであって、前記干渉フィルタは、層スタックを備え、前記層スタックは、
少なくとも、
水素化非晶質ケイ素の層と、
前記水素化非晶質ケイ素の屈折率より低い屈折率を有する１つ以上の誘電材料の層と
の複数の層を備え、
前記１つ以上の誘電材料の層は、１．９～２．７（それらの値を含む）の範囲内の屈折率を有する誘電材料の層を含む、干渉フィルタ。
（項目１３）
前記１．９～２．７（それらの値を含む）の範囲内の屈折率を有する誘電材料の層は、Ｓｉ
３
Ｎ
４
、ＳｉＯ
ｘ
【図面の簡単な説明】
【０００９】
以下は、図面の簡単な説明であり、本明細書に開示される例示的実施形態を限定する目的ではなく、図示する目的のために提示される。本発明の好ましい実施形態が、ここで、付随の図を参照して説明される。
【００１０】
図１は、本明細書に開示されるように、改良された透過率および／または低減させられた角度シフトを伴う、近赤外線光学干渉フィルタを製作するためのスパッタリング堆積システムを図式的に示す。
（【００１１】以降は省略されています）

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