一种光学滤波器件的制作方法

一种光学滤波器件，属于滤波器件，特别是可用于光谱选择、成像滤波的装置。

背景技术：

为了获得单色光源，针对于宽谱光源采用滤光器是较为普遍的一种方法，普遍的应用于显示器、光谱仪以及光电探测器中。滤波器是选择性地透射不同波长的光的器件，通常在光学路径中为平面玻璃或塑料器件，其染色或具有干涉涂层。这种滤波器多采用吸收的原理，对于非吸收光透过，非吸收光抑制，最终产生一种单色光源。但是这种方式制备的滤波器光学窗口往往比较宽。为此发展了多种基于光学衍射、等离子体共振吸收等原理的光学滤波器件。基于光学衍射的光学滤波器件又称为光栅，是一种应用较为广泛的波长选择元件。

基于等离子体共振吸收制备的光学滤波器因为可以在微纳尺度内实现较好的波长选择特性，因此成为近年来滤波器件发展的主要领域。表面等离子体激元是一种沿金属与介质分界面传输的表面电磁波，是入射光波与金属表面自由电子振荡耦合的结果，其特点是场强大小沿垂直于界面两侧方向指数衰减，有很高空间居于性，通过调制纳米结构尺度，从而实现对光子的控制。但是目前基于等离子体激元的光学滤波器均采用贵金属来制备，这样造成较高的成本。

技术实现要素：

在本发明中针对现有技术存在的问题提出了一种光学滤波器件，以低成本的过渡金属氮化物为等离子体产生层，通过设计狭缝间距以及光学匹配层的厚度，可以获得具有窄线宽的滤波器件。

一种光学滤波器件，其特征在于包含了由衬底(1)、过渡金属氮化物(2)和光学匹配层(3)，其中过渡金属氮化物(2)制备在衬底(1)上面并且中间有宽度为w凹槽，光学匹配层(3)覆盖在过渡金属氮化物(2)上并将凹槽填充，整体结构沿垂直凹槽的方向以周期p排列。

作为优选，上述的一种光学滤波器件，其过渡金属氮化物(2)为tin、zrn中的一种。

作为优选，上述的一种光学滤波器件，其过渡金属氮化物(2)的厚度t2在10nm～500nm之间。

作为优选，上述的一种光学滤波器件，其衬底(1)为禁带宽度大于4ev的介质材料；

作为优选，上述的一种光学滤波器件，其光学匹配层(3)的厚度t1在5nm～300nm之间。

作为优选，上述的一种光学滤波器件，其光学匹配层(3)的折射率在1.2～2.5之间。

作为优选，上述的一种光学滤波器件，其凹槽宽度w在5nm～300nm之间。

作为优选，上述的一种光学滤波器件，其周期p在10nm～300nm之间。

与现有技术相比，本发明具有如下优点:采用过渡金属氮化物替代传统贵金属能够降低光学滤波器的成本，通过结构设计可以简便的实现滤波功能。

附图说明

1.图1为一种光学滤波器件的剖面图。

2.图2为一种光学滤波器件的俯视图。

3.图3为一种光学滤波器件具体实施例的效果图。

具体实施方式

下面结合附图1和2对本发明中描述的一种光学滤波器件以及其使用方式作进一步详细描述。

一种光学滤波器件，具体结构如下：采用禁带宽带为9ev的sio2作为衬底1，采用tin作为过渡金属氮化物层2，其中tin的厚度t2为20nm，tin薄膜中凹槽宽度w为10nm。tin顶部光学匹配层3为su-8光学胶，在1μm～2.5μm波段内其折射率在1.4～1.6之间变化。su-8的厚度t1为100nm。周期p为200nm。当0.3μm～2.5μm的宽谱光源自衬底侧入射透射过器件之后，所产生的透射谱如图3所示。该器件仅将2μm的光透过，对其他波段光的抑制接近零，从而实现滤波的作用。

本发明不仅限于上述实施方式，可以在实施阶段在不脱离其主旨的范围内变形结构要素并使其具体实现。此外，通过在上述实施方式中公开的多个结构要素的适当组合，能够形成各种发明方式。

技术特征：

技术总结
一种光学滤波器件，该器件由衬底(1)、含有光学狭缝的过渡金属氮化物(2)和光学匹配层(3)构成。通过设计各层的厚度、狭缝的宽度以及整体结构的周期性，可以实现不同波长的选择性透过特性，并且透过光谱具有较窄的半峰宽，具有较高的波长选择性。该器件通过低成本的过渡金属氮化物材料实现波长选择功能，能够替代基于贵金属的传统滤波器件，有利于滤波器件的推广应用。

技术研发人员：孟彦龙;李裔;裘燕青
受保护的技术使用者：杭州菲柏斯科技有限公司
技术研发日：2018.12.21
技术公布日：2019.04.05