具有高折射第二材料和第二带通作为阻挡器的aSi：H带通的制作方法
本发明涉及具有小的角位移(winkelshift)的光学滤波器。从属权利要求涉及不同的及优选的实施方式。
背景技术：
以含氢的及大部份无定形的硅(asi：h)为基础的多层系统自一段时间以来为现有技术且与低折射的材料如sio2或氮化硅si3n4一起在近红外线范围中用作光学滤波器。在大约800纳米至1000纳米的光谱范围具有高透射性的带通滤波器的一个示例已公开于蔡(tsai)等人的us5398133中，该带通滤波器由透明基板的一侧上针对波长大于约800纳米的长通滤波器以及透明基板的另一侧上针对波长小于约1000纳米的短通滤波器构成。低折射的材料在该情况下是si3n4，其在该光谱范围中具有大约1.78的折射值。超过800纳米的光谱范围中具有高透射性的带通滤波器的其它示例已公开于hendrix等人的us9354369中。那里提出的带通使用sio2作为低折射的材料，其在该光谱范围中典型地具有大约1.47的折射值。所述滤波器例如应用于距离测量的领域。在这种情况下，环境以波长典型地在范围850纳米至950纳米的红外线发射器脉波式地照亮。由对象散射或反射回来的辐射由传感器接收且测量脉波的发送和接收之间的时间延迟以确定距离。为了改善传感器的信噪比，传感器以用于发射器的光谱范围的带通滤波器来覆盖，使得传感器尽可能只探测红外线源的辐射。另一应用涉及“光帘”中的红外线传感器，其用作安全元件以便在光帘中断时关闭设备。
此应用中asi：h的优点是大的折射值以及asi：h对于带通透射以下的波长的高的吸收性，其能够一起实现简单的滤波器设计。依据标准文献，在827纳米时折射值n=4.13，其中但此值例如由于特别是氧造成的污染而通常达到不了，使得折射值在此波长时更容易位于范围3.4至3.9中。由于大的折射值，在滤波器层系统中使用对应的低折射材料时出现大的折射值跳跃，其在与高折射的材料具有较低折射值(例如，nb2o5在800纳米时具有的折射值是大约2.25-2.3)时的滤波器设计比较下能够以更少的层来实现用于形成边缘陡峭的透射波长区间的更简易的且更薄的层设计。对于没有吸收的材料组合，必须使用昂贵的层系统以阻挡典型地300纳米至800纳米的宽的光谱范围，以便整个波长的辐射在大的角范围中都发生反射。而asi：h在足够的材料厚度时并且依据所详述的材料特性吸收了在小于大约700纳米的光谱范围中辐射的大部份且典型地在小于600纳米时几乎完全吸收该辐射，使得在该光谱范围中需要更少的层来产生阻挡。附加地，这种基于吸收的阻挡基本上与辐射的入射角无关。
此外已知的是：高折射的材料可使滤波器所具有的光谱特性只与入射角有弱的相关性(例如，macleod,thinfilmopticalfilters（薄膜光学滤波器），2001年第3版，7.2.4章且特别是第287页的7.12图)，由此同样可达成更简易的滤波器设计，只需要大的入射角范围即可。在该滤波器的示例中，低折射的材料大多亦是sio2。hendrix等人的us9354369指出对0°至30°的角范围而言最佳状况下有12.2纳米的角位移。
hendrix等人的us9354369又指出大于800纳米的光谱范围中具有很低的k<0.0005的asi：h。带通(bandpass)涂布在基板的一个玻璃侧上，而基板的另一侧上只施加由sio2和ta2o5构成的抗反射(ar)层。此ar层不具备阻挡功能，使得在大约600纳米和该带通的光谱范围(依据设计是在810和840纳米之间)之间的光谱范围中辐射的阻挡大部份都由asi：h/sio2带通滤波器中的干涉来达成。
然而，对很多应用都值得期望的是，使角位移进一步减小或在大于30°或40°的更大角度时在该带通的光谱范围内达成很好的透射，同时很好地阻挡在该带通的光谱范围外的辐射。带通一般是以fabry-perot滤波器为基础而构成，其由一个或多个装置来构成，该装置由布置在多个镜面层之间的空腔(亦称为距离保持器或间隔器)构成。本说明书意义上的fabry-perot滤波器应理解成由多个镜面层和布置在镜面层之间的距离保持器构成的每个组合，无所谓镜面最后如何实现。通常，镜面层以多个单一层构成的干涉层为基础来实现。空腔较镜面层的单一层更厚，空腔布置在镜面层之间，例如，请参阅macleod,thinfilmopticalfilters，2001年第3版，7.2.4章。
在用来描述滤波器的一般批注中，具有设计波长的四分之一的光学厚度的高折射层以“h”来标示，并且类似地，具有设计波长的四分之一的光学厚度的低折射层以“l”来标示。因此，具有由高折射材料构成的空腔的最简单的fabry-perot滤波器是基板/hl-2h-lh，其中该空腔具有的厚度是镜面层的二倍。更复杂的设计是可能的，其具有更多的且更厚的空腔以及多个镜面层，例如，基板/hl-4h-lhlhlhlhlhl-4h-lh。macleod中说明用于计算这种设计的角位移的简易公式。滤波器通常以“有效折射值”n*来描述且具有中央波长λ0的带通的角位移可依据以下公式(1)来估计成反比于n*的平方：
为了使角位移最小化，因此必须使n*最大化。已知的是，空腔必须由高折射的材料制造，以使角位移最小化。由以下用于对高折射的空腔来计算n*的公式(2)
可知：当高折射的以及低折射的材料的折射值都最大化且另外使空腔的“等级（ordnung）”提高时，角位移被减小，其中厚度2h时等级m=1，厚度4h时等级m=2，厚度6h时等级m=3，等等。
公式(2)允许对确定的滤波器构造计算有效折射值。当然，此公式有时不能使用，例如，特别是当带通滤波器包括不同等级的空腔时就不能使用。在该情况下，在本说明书的范围内根据公式(1)由以下的公式(2a)以入射角30°求得的折射值应理解成有效折射值，其中δλ(30°)优选为在入射角30°时所测得的角位移或若其不可直接测得时是借助于薄层计算程序来确定的角位移：
高折射材料的折射值由相应材料的可用性来限定。asi：h作为材料良好地适合于在光谱范围大约800至1100纳米中应用时的高折射材料，或另外地，但折射值也被限定于大约3.6至3.9以用于工业上的生产方法。空腔的厚度由生产方法的精度来限定，特别是考虑到基板面上的层厚度的均匀性，因此通常都使用m=2的空腔或最大m=3的空腔。
为了使带通的角位移进一步减小，因此还可以只提高低折射材料的折射值。对具有基板(n=1.5)/hl-4h-lhlhl-4h-lh构造的这种滤波器的简易的示例而言，图1示出透射的以薄层计算程序filmstar计算的光谱曲线。高折射材料的折射值nh选择成3.65，设计波长是860纳米。低折射材料的折射值nl随着值1.5(实线)、2.0(虚线)、2.5(点线)和3.0(点划线)而变化。吸收和色散在这种情况下被忽略。在nl=1.5时，只通过干涉就在大约660至840纳米之间达成很好的阻挡，因为材料不具吸收性。明显可辨认的是，随着上升的nl，光谱的阻挡范围越来越窄且阻挡也越来越差，这表示在阻挡范围中透射率也上升至接近10%。当然，此情况可通过设计优化轻微地改善。然而，在低折射材料有高折射值时，例如，nl=3.0，由干涉所造成的阻挡范围总是大大地受到限制，就像图2依据另一已复杂很多的示例：基板(n=1.5)/hl-4h-lhlhlhlhlhl-4h-lhlhlhlhlhl-4h-lh所示的那样。只有围绕该带通大约60至80纳米的狭窄光谱范围受到干涉所阻挡，这对上述应用而言是不够的。
然而，在nh=3.65和nl=3.0构成的组合中，中央波长为860纳米时0°至30°的角位移是大约9纳米，这对该应用是令人感兴趣的、很小的角位移。利用这些值且使用以上说明的公式(1)和(2)的情况下，n*=3.36(于m=2的情况下)且因此使前述的角位移为9.5纳米，这良好地与薄层计算程序的计算一致。
技术实现要素：
因此，本发明的目的是说明一种带通滤波器，其在所期望的光谱透射波长区间(其在任一地方都位于300纳米和1100纳米之间)具有小的角位移，该角位移优选在入射角
作为带通bp的透射波长区间或带宽，在本说明书的范围中定义下述的光谱范围，该光谱范围的下区间边界由以下公式来确定：
且该光谱范围的上区间边界由以下公式来确定：
其中
依据本发明，上述目的通过基板来达成，其包括至少主要基于干涉的初级带通以及至少主要基于干涉的次级带通。设计这二个带通，使得它们在所期望的光谱透射波长区间中在所需的整个角范围上都足够地透射。然而，初级带通的特征是：其具有整个系统所需的小的角位移。初级带通另外具有由相应应用的需求来给定的尽可能小的光谱透射波长区间，其由狭窄的阻挡频带来限定，更确切地说由短波的狭窄的阻挡频带和长波的狭窄的阻挡频带来限定。初级带通的在由狭窄的阻挡频带和所期望的光谱透射波长区间所形成的波长区间外部的光谱功能首先起到次要作用。
设计次级带通，使得其透射波长区间由短波的和长波的边缘来限定且与初级带通进行协调，使得其短波的边缘在所需的角范围上只在初级带通的短波的狭窄的阻挡频带内移动且其长波的边缘在所需的角范围上只在初级带通的长波的狭窄的阻挡频带内移动。此外，设计次级带通，使得其在所需的波长范围中在初级带通的短波的狭窄的阻挡频带以下有效地进行阻挡且在所需的波长范围中在初级带通的长波的狭窄的阻挡频带以上有效地进行阻挡。
因此，次级带通在短波的狭窄的阻挡频带以下和在长波的阻挡频带以上补偿初级带通的阻挡欠缺，而初级带通由于其狭窄的阻挡频带而使次级带通的角位移显得对整个系统在光学上无效。
因此，对次级带通可设定相对大的角位移且对应地该次级带通可由多层构成的交替层系统来构成，各层具有大的折射值差异且因此在大的波长范围中具备有效的阻挡。
相对应地，初级带通优选地包括由至少二种层材料构成的交替层系统，所述层材料具有不同的折射值(低折射值为npl且高折射值为nph)。初级带通依据上面说明的公式(2)若可使用时具有初级有效折射值np*，否则依据公式(2a)折射值是高的，使得角位移小至所需的角度
次级带通优选包括交替层系统，其由以下构成：至少一层材料，其在中央波长处具有高的折射值nsh；以及至少另一层材料，其在中央波长处具有折射值nsl，其中nsl<0.66nsh，由此确保对最佳地形成该阻挡是有利的、大的折射值差异。此外，当然必要的是，具有这样的折射值的材料完全存在，这当前将现实的折射值限定到1.35至4.1范围。如上所述，另外需要次级带通的角位移不过大，使得二个带通的功能如上所述那样对0°至
在此，附加地有利地利用在所期望的光谱透射波长区间之外二个带通的共同作用。因此，例如有时根本不需要“初级带通的阻挡作用在狭窄的阻挡频带内是很有效的”，因为次级带通在此范围中也可以完全对阻挡作出贡献。与大约70%的反射对应的30%的透射(靠近透射波长区间的光谱范围中在吸收率可忽略或较小的情况下)可完全实现二个带通构成的整个系统的可接受的特性。另一方面，例如也可能的是：初级带通在低于大约650至700纳米的范围中例如通过吸收而显著地对阻挡作出贡献。
附图说明
本发明现在依据光学滤波器的不同示例和材料借助于附图示例性地详述。
图1示出不同的低折射材料的滤波器的光谱透射。
图2示出具有相对高折射值的“低折射的”材料的滤波器的光谱透射。
图3a示出以一种方法制造的asi：h材料的复数的折射值的实部(n)和虚部(k)。
图3b示出以另一种方法制造的asinx：h材料的复数的折射值的实部(n)和虚部(k)。
图4a示出依据本发明的光学滤波器的初级带通的层构造。
图4b示出在玻璃上的依据图4a的初级带通在入射角0°(实线)和30°(虚线)时的透射，该玻璃的背面上不具备抗反射层。
图5a示出依据本发明的光学滤波器的次级带通的层构造。
图5b示出在玻璃上的依据图5a的次级带通在入射角为0°(实线)和30°(虚线)时的透射，该玻璃的背面上不具备抗反射层。
图6示出由玻璃基板的一侧上图4a中的初级带通与玻璃基板的另一侧上图5a中的次级带通相组合而构成的系统在入射角为0°(实线)和30°(虚线)时的透射。
图7示出在大约860至900纳米处对于透射最优化的初级带通的层构造。
图8a示出以另一种方法制造的asinx：h材料的复数的折射值的实部(n)和虚部(k)，其中该折射值在波长为950纳米时减小至大约2.55。
图8b示出图8a中具有npl的初级带通的层构造，该初级带通在大约930至970纳米处针对透射进行了最优化。
图8c示出以另一种方法制造的asinx：h材料的复数的折射值的实部(n)和虚部(k)，其中该折射值在波长为950纳米时减小至大约2.95。
图8d示出图8c中具有nsh的次级带通的层构造，该次级带通在大约930至990纳米处针对透射进行了最优化。
图8e示出在玻璃上的依据图8b的初级带通在入射角为0°(实线)、30°(虚线)和50°(点线)时的透射，该玻璃的背面上不具备抗反射层。
图8f示出在玻璃上的依据图8d的次级带通在入射角为0°(实线)、30°(虚线)和50°(点线)时的透射，该玻璃的背面上不具备抗反射层。
图8g示出由玻璃基板的一侧上图8b中的初级带通与玻璃基板的另一侧上图8d中的次级带通相组合而构成的系统在入射角为0°(实线)、30°(虚线)和50°(点线)时的透射。
图9a示出在大约855至925纳米处对于透射最优化的次级带通的层构造。
图9b示出玻璃上的图9a中的次级带通在入射角0°(实线)和25°(虚线)时的透射，该玻璃的背面上不具备抗反射层。
图9c示出由玻璃基板的一侧上图4a中的初级带通与玻璃基板的另一侧上图9a中的次级带通相组合而构成的系统在入射角为0°(实线)和25°(虚线)时的透射。
图10a示出具有减小的带宽的初级带通的一示例的层构造，该初级带通在大约865至890纳米处针对透射进行了最优化。
图10b示出由玻璃基板的一侧上图10a中的初级带通与玻璃基板的另一侧上图5a中的次级带通相组合而构成的系统在入射角为0°(实线)和30°(虚线)时的透射。
图11a示出初级带通与次级带通相组合的一示例的层构造，二个带通全部位于基板的一侧上。
图11b示出玻璃上图11a中的层系统在入射角为0°(实线)和30°(虚线)时的透射，该玻璃的背面上不具备抗反射层。
具体实施方式
为了简化，在以下讨论的所有示例都考虑未极化的电磁辐射。对本领域技术人员而言可轻易将其转移至以任意方式极化的辐射。
在本说明书中，当谈及具有交替的层的交替层系统时，是指以下层系统：其中高折射的层与低折射的层交替，其中这些交替的层不必直接相叠而是在交替的层之间也可能还设有其它的层。
特别有利的是：可以以相同材料作为高折射材料来实现二个带通。二个带通例如可以以asi：h作为高折射材料来实现。就次级带通的低折射材料而言，尤其可考虑传统的材料，诸如sio2或si3n4。
与此相对地，初级带通中低折射的材料特别优选地同样基于asi：h来实现，其中折射值通过可选择的氮原子、氧原子或碳原子的混合而减小。这些材料经常被研究且混合材料的折射值可连续地在asi：h的折射值和化学计量的si3n4,sio2或sic的折射值之间变化。例如已知的是：对asinx：h而言，氮的份额x大约0.1至0.4时可实现≈3的折射值，其中加入越多的氢，该折射值的氮份额就越少。随着增多的氮份额，吸收也移动至更小的波长，其中也已知的是：吸收可通过以下方式移动至更小的波长，即氢压力在沉积asi：h时增大。因此确保：能以折射值npl≥2.5且对带通的透射的光谱范围有足够小的吸收来制造低折射的材料。
这例如可通过以下的方法来实现：在示例中使用的溅镀涂层设备是一种圆筒设备。基板以待涂层的侧朝外固定到圆筒上。圆筒以大约0.5赫(hz)的旋转频率旋转，使得基板大约每2秒从靶旁通过。多个溅镀靶位于距离基板大约5至10厘米(cm)处且形成为矩形，依据此设备的实施，大约12厘米宽且大约50厘米长或更长。多个溅镀源是磁控管类型。溅镀asi：h时，使用脉波式直流(dc)源，或是，如果使用2个靶来溅镀asi：h，也使用中频电源(典型地40khz)，其中电压交替地施加在二个靶上。作为asi：h的溅镀气体，使用一种由氩和氢构成的气体混合物，氩和氢的比例典型地是4：1，其中依据光学滤波器的透射波长区间所需的光谱位置，也可以明显更低和明显跟高地选择氢份额(在范围15：1至1.5：1中)。此示例中在使用2个靶时气体的总流量大约是150至250sccm，由此在靶表面的附近产生大约5至15x10-3毫巴(mbar)的溅镀压力。在每一靶的溅镀功率典型地是4.5kw时，溅镀电压典型地是在700至800伏特(v)的范围中。平均的沉积速率是0.25nm/s。在沉积asinx：h时就折射值nl≥2.5而言，需要相对低的大约0.05至0.45的氮份额x，因为氢份额选择成高的以达成足够低的吸收。对此，氩流量典型地减小到3-45%的范围中且大约相对应的量由氮流量来取代。同时，在一些情况下使氢流量大大地提高(1.5倍至3倍)时已证实是有利的。通过该提高的氢流量，使吸收下降，特别是在与透射有关的800纳米至1100纳米的光谱范围中使吸收下降。在高的氢流量时，使折射值减小所需的氮流量的值减小。
以该设备类型也可对直径例如300毫米的大基板进行大面积的沉积。为了改善均匀性，可对溅镀功率使用相位调制，如us6572738中所描述那样。
不对基板加热，在涂层时通过能量加载而出现大约80至90°c的基板温度，以下垂(trailing)温度计来测量。对基板另外加热时可使温度提高。就目前的示例而言，使用大约170°c的基板温度，其中也可以在较低或较高的温度中沉积。若需要时，层系统可通过事后的退火在大约300°c的温度中再退火，由此可使透射波长区间中的吸收下降。
图3a示出依据上述方法在涂层中asi：h材料的复数的折射值的实部(n)和虚部(k)，其是在基板温度大约170°c且氩和氢以4：1的比例构成的气体混合物以及总流量为150sccm时进行涂层。材料的虚部在波长小于大约700纳米时大于0.01且在波长大于800纳米时小于0.001。图3b示出依据上述方法在涂层中asinx：h材料的复数的折射值的实部(n)和虚部(k)，其是在基板温度170°c且氩、氮和氢以0.5：0.06：0.44的比例构成的气体混合物以及总流量为200sccm时进行涂层。需要高的氢流量以产生一种材料，其特别是在800纳米至1100纳米的相关的光谱范围中具有很小的吸收性，其中可以省去退火。
图4a示出由图3a和图3b的二种材料构成的初级带通的层构造，其在大约860至900纳米时使透射最优化。此基本构造可与图2中的理论上的设计相比较，其中单一层的层厚度以程序filmstar再优化。第一层位于基板上且层厚度以纳米来说明。总的层厚度大约2480纳米。图4b示出在玻璃的背面上不具备抗反射层的情况下初级带通在入射角0°(实线)和30°(虚线)时的透射。角位移（此处定义成短波的和长波的50%点在这二个角度时的平均差值）是8.5纳米。在波长小于大约600纳米时，透射几乎都被asi：h中的吸收所抑制。阻挡对所有其它的波长范围是不足够的且只完全存在于带通左方和右方大约40纳米的光谱范围。由上面说明的公式(1)和(2)以及中央波长为880纳米时的折射值nph=3.56和npl=3.05，得出np*为3.33(m=2时)且由此使角位移直至30°都为中央波长的1.1%或9.7纳米，这与上面说明的值8.5纳米达成良好的一致性。
图5a示出次级带通的层构造，其在大约850至920纳米处使透射最优化。第一层位于基板上且层厚度以纳米来说明。高折射的材料是asi：h，其以上述方式制造(参阅图3a)，低折射的材料是sio2，其在800纳米时折射值大约是1.47。该基本构造由asi：h空腔(m=1)和镜面层构成，镜面层由交替的、高折射的和低折射的层以及层厚度构成，其中层厚度以程序filmstar来优化。部分地，sio2层也很厚，上面说明的公式仍然得出很好的值。角位移0°至30°时为23.4纳米，是相对大的。由公式(1)和(2)，有效的折射值ns*可计算成2.29且由此使角位移直至30°都可计算成2.4%或21.4纳米。总的层厚度大约是2940纳米。图5b示出玻璃的背面上不具备抗反射层时次级带通在入射角为0°(实线)和30°(虚线)时的透射。波长小于大约600纳米时，透射完全被asi：h中的吸收所抑制。该阻挡对所有其它的波长范围直至接近带通为止都很好，因为具有nsl≈0.41nsh的材料组合由于二个折射值的大的差异而允许很好的阻挡。当然，其它设计对于次级带通也是可能的，所述设计例如具有较小的角位移、陡峭的侧缘或在阻挡范围中具有更佳的阻挡。
图6示出由玻璃基板的一侧上图4a、4b中的初级带通与玻璃基板的另一侧上图5a、5b中的次级带通相组合而构成的系统在入射角为0°(实线)和30°(虚线)时的透射。0°至30°的角范围的小的角位移由初级带通来限定，而在初级带通的透射波长区间外部的光谱范围中的阻挡由次级带通的阻挡来实现。次级带通的角位移23.4纳米已足够小，因为依据公式(3)的ns*必须大于1.74，这被良好地满足。
如果期望，初级带通中的终止层也可由纯氧化物的材料、如sio2制造。优点是：氧化物的材料在化学上很稳定且初级带通的环境稳定性提高。图7示出在大约860至900纳米处使透射最优化的初级带通的层构造。该基本构造可与图4a中的设计比较，其中添加了层厚度50纳米的sio2终止层且其它的层厚度以程序filmstar再优化。第一层位于基板上且层厚度以纳米来说明。总的层厚度是大约2530纳米。该层系统的光谱特性几乎与图4a、4b中的设计的特性无差异且因此未示出。当然，不仅最后一层可由另一材料(如此处是sio2)制造，而且可添加由其它材料构成的其它层。除了sio2以外，有利地使用si3n4作为层材料是可能的，因为在涂层设备中已经提供这种气体且只须调整过程参数，使得可制造对应的、低折射的材料。
初级带通的小的角位移以及在如50°的很大的角度中也几乎不改变的光谱特性也能以更厚的空腔和低折射材料的低折射值来实现。通过提高氮流量和氢流量(为了降低吸收性)，使得气体ar：n2：h2处于比例0.54：0.14：0.32中，其中总流量是180sccm，asinx：h材料的折射值在波长950纳米时减小至大约2.55，参阅图8a。以图2中的设计为基础的初级带通当然能以提高的空腔厚度(对应于m=3)和另一(第四)空腔来实现，其中各个层的层厚度以程序filmstar再优化。图8b示出在大约930至970纳米时使透射最优化的该初级带通的层构造。第一层位于基板上且层厚度以纳米来说明。总的层厚度大约是4100纳米。由上面说明的公式(1)和(2)以及中央波长大约950纳米时的折射值nph=3.52和npl=2.55，得出np*为3.15(m=3时)且由此使角位移直至50°为中央波长的3.0%或29纳米。对次级带通研发一种与图3b中的材料类似的材料，当然，在600至800纳米的光谱范围中折射值轻微地减小且吸收性提高。相较于制造asi：h时的气体流量，氮流量提高且氢流量保持固定，使得气体ar：n2：h2处于比例0.67：0.13：0.2中，其中总流量是150sccm，使得在950纳米时实现大约2.95的相对低的nsh，参阅图8c。图8d示出在大约930至990纳米时使透射最优化的次级带通的层构造。第一层位于基板上且层厚度以纳米来说明。低折射的材料又是sio2，其在950纳米时具有大约1.47的折射值且因此所具有的折射值相对于高折射的材料有大的差异。总的层厚度大约4600纳米。图8e、图8f、图8g分别示出在入射角为0°(实线)、30°(虚线)和50°(点线)时初级带通的透射、次级带通的透射、以及具有玻璃基板的一侧上的初级带通和玻璃基板的另一侧上的次级带通的整个系统的透射。角位移（此处定义成短波的和长波的50%点在所对应的角度时的平均差值）直至30°为止都是9纳米且直至50°为止都是25纳米，其分别由0°入射角时的特性开始都与由公式(1)和(2)确定的值有良好的一致性。依据公式(1)和(2)，次级带通的直至50°为止都是49纳米的角位移是足够小的，因为依据公式(3)ns*必须大于2.22，这以ns*为2.41来满足。
次级带通也可以以还更低折射的材料来制造。图9a示出在大约855至925纳米时使透射最优化的次级带通的层构造。第一层位于基板上且层厚度以纳米来说明，第三列中层系统继续持续着。高折射的材料是nb2o5，低折射的材料是sio2，其在800纳米时的折射值是大约1.47。该基本构造是由六个nb2o5空腔和多个镜面层构成，该些镜面层由交替的、高折射的和低折射的层构成，其中层厚度以程序filmstar来优化。由于高折射的材料nb2o5在波长890纳米时所具有的折射值只有大约2.25，所以ns*在m=2时只有1.91。由公式(1)和(2)所确定的角位移由0°至25°时为22纳米，是相对大的。总的层厚度大约是8380纳米，即是图5a、5b中的次级带通的四倍，因为折射值的差异是相对小的且nsl=0.65nsh是适用的，并且因此要实现阻挡更困难。图9b示出玻璃背面上不具备抗反射层时次级带通在入射角0°(实线)和25°(虚线)时的透射。阻挡在大约830纳米至600纳米的短波的光谱范围中被优化，因为初级带通在小于600纳米时通过吸收而具有足够的阻挡。图9c示出由玻璃基板的一侧上图4a、4b中的初级带通与玻璃基板的另一侧上图9a、9b中的次级带通相组合而构成的系统在入射角为0°(实线)和25°(虚线)时的透射。角范围由0°至25°时小的角位移7.7纳米通过初级带通来限定。只能困难地覆盖更大的角范围，因为由于基于nb2o5的次级带通的大的角位移而使次级带通的阻挡范围向透射波长区间中迁移。依据公式(3)，次级阻挡器必须具有ns*>1.53，这被满足。明显的是：以低折射的材料为基础的次级带通是可能的，但更好的结果可以以更高折射的材料来实现。
具有其它带宽的带通通过以下方式也是可能的，即初级带通的带宽且必要时次级带通的带宽都匹配于分别所需的特性。图10a示出带宽减小的初级带通的一示例的层构造，该初级带通在大约865至890纳米时使透射最优化。第一层位于基板上且层厚度以纳米来说明。相较于图4a、4b中的层系统，镜面层的数目通过以下方式提高，即粗体印刷的层分别以3倍的数目构造到该设计中。此外，层厚度未进行优化。总的层厚度大约3010纳米。图10b示出玻璃基板的一侧上该初级带通与玻璃基板的另一侧上图5a、5b中的次级带通在入射角为0°(实线)和30°(虚线)时的透射。当然，该层系统的特性可继续以程序filmstar来优化，以便例如减小在入射角为0°时在大约940纳米处透射的轻微上升。角位移（此处定义成短波的和长波的50%点在所对应的角度时的平均差值）直至30°为止又是8.6纳米且与图4和5中的示例相同的结论适用于二个带通的折射值。
阻挡范围中平均的透射率是1%或更小。在这种情况下，阻挡范围定义成由u开始直至到达透射的短波的50%点处20纳米为止的光谱范围以及由透射的长波的50%点上方20纳米开始直至v为止的光谱范围。在此，u最大是480纳米，优选地u最大是420纳米且特别优选地u是300纳米。此外，v是至少980纳米，优选地至少1050纳米且特别优选地v是1100纳米。
二侧都有涂层的层构造的优点是应力补偿的可能性。在很多情况下，相对大的基板(200毫米的边长或直径或更大)上的涂层是需要的。对很多传感器应用而言，需要薄的基板，以便例如在移动无线电电话中应用于相机时使传感器的结构高度保持得小。通过总是仍相对大的层厚度，在所述基板中容易造成5毫米以及更大的弯曲。如果设计层系统，使得层应力在二侧上大约同样大，则基板的弯曲通过应力的补偿而最小化。
然而，在一些应用中也可能要求，必须使层系统完全涂布在基板一侧上。例如，在一些应用中要求使涂层直接沉积到传感器元件上。具有初级带通和次级带通的配件在该情况下也是可能的，其中状况变得更复杂，因为二个带通的全部的层可通过干涉而互相作用。尽管如此，仍可以基于上述思想来研发层设计，所述层设计具有很好的光谱特性和很小的角位移。图11a示出初级带通与次级带通相组合的示例的层构造，初级带通与次级带通都位于基板的一侧上。第一层位于基板上且层厚度以纳米来说明，第三列和第四列中该层系统继续持续地以图3b中的asinx：h更换成sio2作为低折射的材料。全部的层厚度都以程序filmstar重新调整。相较于图4a、4b中的层系统，层系统的对应于初级带通的部分具有很类似的层厚度。相较于图5a、5b，层系统的对应于次级带通的部分具有很类似的层厚度，然而其中空腔的数目在此提高至五。总的层厚度大约是7920纳米。图11b示出玻璃的另一侧上不具备抗反射层时该层系统在入射角为0°(实线)和30°(虚线)时的透射。角位移（此处定义成短波的和长波的50%点在所对应的角度时的平均差值）直至30°为止又只有9.3纳米且与图4和5中的示例相同的结论适用于二个带通的折射值。
对本领域的专家而言，清楚的是，除了所示的示例以外很多设计都是可能的，且在本发明的意义上解决了如上所述的目的。例如，带通的波长可移动，边缘的斜度可通过空腔的数目提高来提高或带通的宽度可通过镜面层数目的改变而改变。目前可供使用的设计程序也允许以下设计的实现，所述设计的层厚度不是基于上述的h和l层来选择。关于这一点，初级带通和次级带通滤波器以及(与公式2a有关)有效折射值的根据本发明的方案仍然可使用。
在本说明书的第一段落中提及不同的应用。本发明的光学滤波器可有利地在这些应用中使用。使用滤波器的对应的应用自然又列入本发明。
描述一种具有基板的光学滤波器，在基板上设有初级和次级带通滤波器，
-其中初级带通滤波器至少也并且优选主要基于初级交替层系统的干涉原理，且在初级交替层系统中由折射值npl的材料mpl构成的层和由折射值nph的另一材料mph构成的层交替，其中在初级带通的中央波长处适用：
nmin≤npl<nph,
-其中nmin是2.5，优选为2.8且特别优选为3.0，及
-初级带通滤波器的有效折射值np*是至少3.1，优选至少3.2且特别优选至少3.3，
-其中构造初级带通滤波器，使得对电磁辐射的每一入射角0°至
-其中次级带通滤波器至少也并且优选主要基于次级交替层系统的干涉原理，且在次级交替层系统中由折射值nsl的材料msl构成的层和由折射值nsh的另一材料msh构成的层交替，其中在次级带通的中央波长处次级带通滤波器的有效折射值适用：
且另外适用：1.35<nsl<0.66nsh<nsh<4.1以及
-其中构造次级带通滤波器，使得对电磁辐射的每一入射角0°至
依据一实施方式，
nph可等于nsh且优选地mph等于msh。
mph可以是含氢的、无定形的硅(asi：h)。
mpl可以是无定形的硅(asi：h)，其中混合有氮原子及/或碳原子及/或氧原子。
初级带通可布置在基板的第一表面上且次级带通可布置在基板的与第一表面相对的表面上。
然而，初级带通和次级带通都可在基板的相同的表面上实现且在与该表面相对的基板表面上优选地可设置抗反射层。
初级透射波长区间在入射角0°时可实现成宽度小于50纳米。
初级透射波长区间可实现成在入射角0°时宽度大于100纳米。
光学滤波器可构成为：阻挡范围中在入射角0°时平均的透射率小于1%且优选更小。
光学滤波器可构成为：初级透射波长区间的范围中在入射角0°时平均的透射率大于80%，优选大于85%且特别优选大于90%。
光学滤波器可构成为：初级透射波长区间在入射角0°时至少部份地位于800纳米至1100纳米的光谱范围中。
光学滤波器可构成为：此滤波器具有小的角位移，其在入射角为0°至20°时优选小于带通的中央波长的0.6%，特别优选小于带通的中央波长的0.5%及/或在入射角为0°至30°时小于带通的中央波长的1.2%，特别优选小于带通的中央波长的1.0%及/或在入射角为0°至50°时小于带通的中央波长的3.0%，特别优选小于带通的中央波长的2.5%。
提出用于制造具有上述特性的一个或多个或全部的光学滤波器的方法，其中由组mpl,mph,msl和msh构成的材料中的至少一个借助磁控管溅镀来制造，但优选地全部的材料都如此制造。
可实施该方法，使得mpl和mph由相同的靶来溅镀，在溅镀期间将氮、氧及/或含氮的、含氧的或含碳的气体引入到涂层设备中以制造mpl，其中将更少的氮、氧及/或含氮的、含氧的或含碳的气体引入到涂层设备中以制造mph且优选不引入氮、氧及/或含氮的、含氧的或含碳的气体来制造mph。
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