CN108139270B - 光检测装置 - Google Patents
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Abstract
光检测装置具备:法布里‑珀罗干涉滤波器,其设置有光透过区域;光检测器,其检测透过光透过区域的光;封装体,其具有开口,收纳法布里‑珀罗干涉滤波器及光检测器;及光透过部,其以封挡开口的方式配置于封装体的内表面,且包含使入射至光透过区域的光透过的带通滤波器。自平行于线的方向观察的情况下,法布里‑珀罗干涉滤波器的外缘位于较开口的外缘更靠外侧的位置,光透过部的外缘位于较法布里‑珀罗干涉滤波器的外缘更靠外侧的位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备具有彼此的距离设为可变的第1镜及第2镜的法布里-珀罗干涉滤波器的光检测装置。
背景技术
已知有一种光检测装置,其具备:法布里-珀罗干涉滤波器,其具有彼此的距离设为可变的第1镜及第2镜;光检测器,其检测已透过法布里-珀罗干涉过滤器的光;封装体,其收纳法布里-珀罗干涉滤波器及光检测器;及光透过部,其以封挡封装体的开口的方式配置于封装体的内表面(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第15/064758号
发明内容
发明所要解决的问题
在如上所述的光检测装置中,自使S/N比及分辨率提高的观点出发,抑制杂散光(未透过法布里-珀罗干涉滤波器的光透过区域的光)入射至光检测器极其重要。另外,在法布里-珀罗干涉滤波器中,因为需要极高精度地控制第1镜与第2镜的距离,因而为了抑制由于使用环境温度的变化而在法布里-珀罗干涉滤波器产生的应力的变动,谋求封装体内的温度的均匀化也极其重要。
因此,本发明的一个方式的目的在于提供一种光检测特性高的光检测装置。
解决问题的技术手段
本发明的一个方式所涉及的光检测装置具备:法布里-珀罗干涉滤波器,其具有相互的距离为可变的第1镜及第2镜,且在规定的线上设置有使与第1镜与第2镜的距离相应的光透过的光透过区域;光检测器,其在线上配置于法布里-珀罗干涉滤波器的第1侧,且检测已透过光透过区域的光;封装体,其具有在线上位于法布里-珀罗干涉滤波器的第2侧的开口,收纳法布里-珀罗干涉滤波器及光检测器;及光透过部,其以封挡开口的方式配置于封装体的内表面,且包含使入射至光透过区域的光透过的带通滤波器;在自平行于线的方向观察的情况下,法布里-珀罗干涉滤波器的外缘位于较开口的外缘更靠外侧,光透过构件的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器的外缘更靠外侧。
在该光检测装置中,法布里-珀罗干涉滤波器的外缘位于较封装体的开口的外缘更靠外侧,包含带通滤波器的光透过部的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器的外缘更靠外侧。由此,可抑制由于封装体的开口处的光的入射角、封装体的开口处的衍射等而使光经由光透过部的侧面(除了平行于规定的线的方向上彼此相对的光透过构件的光入射面及光出射面的面)进入封装体内而成为杂散光。另外,可抑制由于封装体的开口处的光的入射角、封装体的开口处的衍射等而成为杂散光的光入射至光检测器。再有,与例如光透过部的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器的外缘更靠内侧的情况相比,由于光透过部的热容量、及光透过部与封装体的热连接面积变大,因而作为结果可谋求封装体内的温度的均匀化。根据以上所述,在该光检测装置中,光检测特性变高。
在本发明的一个方式所涉及的光检测装置中,光透过部也可以还包含设置有带通滤波器的光透过构件,在自平行于线的方向观察的情况下,光透过构件的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器的外缘更靠外侧。即,该情况下的光检测装置(第1方式的光检测装置)具备:法布里-珀罗干涉滤波器,其具有彼此的距离被设为可变的第1镜及第2镜,且使与第1镜与第2镜的距离相应的光透过的光透过区域设置于规定的线上;光检测器,其在线上配置于法布里-珀罗干涉滤波器的一侧(第1侧),且检测已透过光透过区域的光;封装体,其具有在线上位于法布里-珀罗干涉滤波器的另一侧(第2侧)的开口,收纳法布里-珀罗干涉滤波器及光检测器;光透过构件,其以封挡开口的方式配置于封装体的内表面;及带通滤波器,其设置于光透过构件;在自平行于线的方向观察的情况下,法布里-珀罗干涉滤波器的外缘位于较开口的外缘更靠外侧,光透过构件的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器的外缘更靠外侧。
在该第1方式的光检测装置中,法布里-珀罗干涉滤波器的外缘位于较封装体的开口的外缘更靠外侧,光透过构件的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器的外缘更靠外侧。由此,可抑制由于封装体的开口处的光的入射角、封装体的开口处的衍射等而使光经由光透过构件的侧面(除了平行于规定的线的方向上彼此相对的光透过构件的光入射面及光出射面的面)进入封装体内而成为杂散光。另外,可抑制由于封装体的开口处的光的入射角、封装体的开口处的衍射等而成为杂散光的光入射至光检测器。再有,与例如光透过构件的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器的外缘更靠内侧的情况相比,由于光透过构件的热容量、及光透过构件与封装体的热连接面积变大,因而作为结果可谋求封装体内的温度的均匀化。根据以上所述,在该第1方式的光检测装置中,光检测特性变高。
在第1方式的光检测装置中,也可以为自平行于线的方向观察的情况下,带通滤波器的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器的外缘更靠外侧。由此,保证了入射至法布里-珀罗干涉滤波器的光透过区域的光透过了带通滤波器。
在第1方式的光检测装置中,也可以为光透过构件的厚度为法布里-珀罗干涉滤波器与光透过构件的距离乘以0.5后的值以上的值。由此,光透过构件的热容量变大,另一方面,封装体内的空间的体积变小,因而可谋求封装体内的温度的进一步的均匀化。
在第1方式的光检测装置中,也可以为法布里-珀罗干涉滤波器具有支撑第1镜及第2镜的硅基板,光检测器具有形成有光电转换区域的InGaAs基板。具有形成有光电转换区域的InGaAs基板的光检测器例如与具有较1200nm短的波长的光、及具有较2100nm长的波长的光相比,对具有1200nm以上2100nm以下的波长的光具有高的灵敏度。然而,若与具有较2100nm长的波长的光相比,该光检测器对具有较1200nm短的波长的光也具有高的灵敏度。此处,硅基板与具有1200nm以上的波长的光相比,对具有较1200nm短的波长的光具有高的吸收性(也取决于硅基板的制造方法、厚度、杂质浓度,但特别是对具有较1100nm短的波长的光具有高的吸收性)。因此,通过上述结构,例如在应检测具有1200nm以上2100nm以下的波长的光的情况下,可使法布里-珀罗干涉滤波器的硅基板作为高通滤波器而发挥功能,作为结果,通过与带通滤波器的相乘效果,而能够可靠地抑制光检测器检测噪声光(具有较1200nm短(特别是较1100nm短)的波长的光、及具有较2100nm长的波长的光)。
在第1方式的光检测装置中,也可以为带通滤波器设置于光透过构件的光出射面。由此,可防止由于来自外部的物理干涉而对带通滤波器产生划伤等损伤。
第1方式的光检测装置也可以还具备贯通封装体的引线接脚(lead pin)、及将法布里-珀罗干涉滤波器的端子与引线接脚电连接的导线。如上所述,在该光检测装置中,法布里-珀罗干涉滤波器的外缘位于较封装体的开口的外缘更靠外侧,光透过构件的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器的外缘更靠外侧。因此,即使导线弯曲,也可防止导线与封装体的接触。
本发明的一个方式所涉及的光检测装置也可以还具备粘结构件,带通滤波器的形状为多边形板状,封装体具有:形成有开口的第1壁部;隔着法布里-珀罗干涉滤波器、带通滤波器及光检测器而与第1壁部相对的第2壁部;以及包围法布里-珀罗干涉滤波器、带通滤波器及光检测器的圆筒状的侧壁部;粘结构件将带通滤波器固定于第1壁部的内表面,自平行于线的方向观察的情况下,带通滤波器的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器的外缘更靠外侧。即,该情况下的光检测装置(第2方式的光检测装置)具备:法布里-珀罗干涉滤波器,其具有彼此的距离被设为可变的第1镜及第2镜,且使与第1镜与第2镜的距离相应的光透过的光透过区域设置于规定的线上;多边形板状的带通滤波器,其在线上配置于法布里-珀罗干涉滤波器的一侧(第2侧),且使入射至光透过区域的光透过;光检测器,其在线上配置于法布里-珀罗干涉滤波器的另一侧(第1侧),且检测已透过光透过区域的光;封装体,其具有形成有在线上位于带通滤波器的一侧的开口(光入射开口)的第1壁部、隔着法布里-珀罗干涉滤波器、带通滤波器及光检测器而与第1壁部相对的第2壁部、以及包围法布里-珀罗干涉滤波器、带通滤波器及光检测器的圆筒状的侧壁部;及粘结构件,其将带通滤波器固定于第1壁部的内表面;在自平行于线的方向观察的情况下,法布里-珀罗干涉滤波器的外缘位于较开口的外缘更靠外侧,带通滤波器的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器的外缘更靠外侧。
在作为背景技术记载的那样的光检测装置中,例如为了取得规定的波长范围的光的分光光谱,需要带通滤波器仅使该波长范围的光透过。即,为了使光检测装置的光检测特性提高,使带通滤波器适当发挥功能是重要的。关于该点,在该第2方式的光检测装置中,相对于封装体的侧壁部的形状为圆筒状,带通滤波器的形状为多边形板状。由此,与带通滤波器的各侧面(除了平行于规定的线的方向上彼此相对的带通滤波器的光入射面及光出射面的面)与侧壁部的内表面的距离相比,带通滤波器的各角部(通过邻接的侧面形成的角部)与侧壁部的内表面的距离变小。因此,固定于封装体的第1壁部的内表面的带通滤波器通过该各角部而成为经高精度定位的状态。此处,例如在带通滤波器的形状为圆形板状的情况下,若为了实现带通滤波器的高精度的定位,以带通滤波器的侧面与侧壁部的内表面的距离变小的方式使带通滤波器大径化,则产生如下问题。即,由于与封装体的第1壁部的内表面热连接的带通滤波器的光入射面的面积变大,因而带通滤波器容易受到来自封装体的热影响(热引起的变形等)。与此相对,若带通滤波器的形状为多边形板状,则与封装体的第1壁部的内表面热连接的带通滤波器的光入射面的面积与例如带通滤波器的形状为圆形板状的情况相比变小,因而带通滤波器不易受到来自封装体的热影响。再有,法布里-珀罗干涉滤波器的外缘位于较开口的外缘更靠外侧,带通滤波器的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器的外缘更靠外侧,因而保证了入射至法布里-珀罗干涉滤波器的光透过区域的光透过了带通滤波器。如上所述,根据该第2方式的光检测装置,可使带通滤波器适当发挥功能。
第2方式的光检测装置也可以还具备以封挡开口的方式配置于第1壁部的内表面的光透过构件,带通滤波器通过粘结构件而固定于光透过构件的内表面,粘结构件配置于与光透过构件的内表面相对的带通滤波器的光入射面的整个区域。根据该结构,由于粘结构件配置于带通滤波器的光入射面的整个区域,因而成为将带通滤波器可靠地固定于第1壁部的内表面的状态。另外,即使在制造时在粘结构件中产生气泡,也由于该气泡容易自带通滤波器的各侧面与侧壁部的内表面之间脱出,因而在粘结构件的光的散射及衍射等被抑制。再有,根据该结构,由于设置有光透过构件,因而封装体的气密性提高。另外,带通滤波器被固定于光透过构件的内表面,因而更不易受到来自封装体的热影响。
在第2方式的光检测装置中,也可以为还具备以封挡开口的方式配置于第1壁部的内表面的光透过构件,带通滤波器通过粘结构件而固定于光透过构件的内表面,粘结构件不配置于与光透过构件的内表面相对的带通滤波器的光入射面中除了角区域的区域,而配置于角区域。根据该结构,由于粘结构件未配置于带通滤波器的光入射面中除了角区域的区域,因而在粘结构件的光的散射及衍射等更可靠地被抑制。再有,根据该结构,由于设置有光透过构件,因而封装体的气密性提高。另外,带通滤波器被固定于光透过构件的内表面,且粘结构件未配置于带通滤波器的光入射面中除了角区域的区域,因而更不易受到来自封装体的热影响。
在第2方式的光检测装置中,也可以为带通滤波器通过粘结构件而固定于第1壁部的内表面,粘结构件配置于与第1壁部的内表面相对的带通滤波器的光入射面中除了与开口相对的相对区域的区域。根据该结构,由于粘结构件配置于带通滤波器的光入射面中除了与开口相对的相对区域的区域,因而成为带通滤波器被可靠地固定于第1壁部的内表面的状态。另外,即使在制造时粘结构件中产生气泡,由于该气泡不仅会从带通滤波器的各侧面与侧壁部的内表面之间逸出,也容易从开口逸出,因而抑制了在粘结构件的光的散射及衍射等。
在第2方式的光检测装置中,也可以为带通滤波器通过粘结构件而固定于第1壁部的内表面,粘结构件未配置于与第1壁部的内表面相对的带通滤波器的光入射面中除了角区域的区域,而配置于角区域。根据该结构,由于粘结构件未配置于带通滤波器的光入射面中除了角区域的区域,因而更可靠地抑制了在粘结构件的光的散射及衍射等。
在第2方式的光检测装置中,也可以为粘结构件在自平行于线的方向观察的情况下,自带通滤波器的外缘朝外侧突出,粘结构件中自带通滤波器的外缘朝外侧突出的部分与带通滤波器的侧面接触。根据该结构,成为带通滤波器被更可靠地固定的状态。
在第2侧面的光检测装置中,也可以为自平行于线的方向观察的情况下,开口的形状为圆形状。根据该结构,入射至封装体内的光的强度分布被均匀化。
在第2侧面的光检测装置中,也可以为带通滤波器的形状为四边形板状。根据该结构,可确保带通滤波器相对于封装体的第1壁部的内表面的固定的稳定性,且有效抑制自封装体对带通滤波器造成的热影响。
在第2侧面的光检测装置中,也可以为封装体通过金属材料形成。根据该结构,封装体的气密性提高,且电性屏蔽变得容易。再者,若封装体通过金属材料形成,则封装体的热传导率变高,但如上所述,相对于封装体的侧壁部的形状为圆筒状,带通滤波器的形状为多边形板状,因而带通滤波器不易受到来自封装体的热影响。
发明的效果
根据本发明的一个方式,可提供一种光检测特性高的光检测装置。
附图说明
图1是第1实施方式的光检测装置的截面图。
图2是图1的光检测装置的俯视图。
图3是图1的光检测装置的法布里-珀罗干涉滤波器的立体图。
图4是沿图3的IV-IV线的法布里-珀罗干涉滤波器的截面图。
图5是第2实施方式的光检测装置的截面图。
图6是第2实施方式的光检测装置的变形例的截面图。
图7是第3实施方式的光检测装置的截面图。
图8是图7的光检测装置的一部分的放大图。
图9是图7的光检测装置的俯视图。
图10是图7的光检测装置的法布里-珀罗干涉滤波器的立体图。
图11是沿图10的XI-XI线的法布里-珀罗干涉滤波器的截面图。
图12是第4实施方式的光检测装置的截面图。
图13是图12的光检测装置的俯视图。
图14是第5实施方式的光检测装置的截面图。
图15是图14的光检测装置的俯视图。
图16是第6实施方式的光检测装置的截面图。
图17是图16的光检测装置的俯视图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行详细的说明。再者,各图中对相同或相当部分附注相同符号,省略重复的部分。
[第1实施方式]
[光检测装置的结构]
如图1所示,光检测装置1A具备封装体2。封装体2是具有底座(stem)3、罩4的CAN封装体。罩4通过侧壁5及顶壁6而一体地构成。顶壁6在平行于规定的线L的方向上与底座3相对。底座3及罩4例如由金属构成,且彼此气密性地接合。
在底座3的内表面3a,固定有配线基板7。作为配线基板7的基板材料,例如可使用硅、陶瓷、石英、玻璃、塑料等。在配线基板7,安装有光检测器8、及热敏电阻等温度补偿用元件(省略图示)。光检测器8配置于线L上。更具体而言,光检测器8以其受光部的中心线与线L一致的方式配置。光检测器8是例如使用了InGaAs等的量子型传感器、使用了热电堆或辐射热计等的热型传感器等红外线检测器。在检测紫外、可见、近红外的各波长区域的光的情况下,作为光检测器8,例如可使用硅光电二极管等。再者,在光检测器8,也可设置有1个受光部,或也可阵列状地设置有多个受光部。再有,也可将多个光检测器8安装于配线基板7。
在配线基板7上,固定有多个间隔件9。作为各间隔件9的材料,例如可使用硅、陶瓷、石英、玻璃、塑料等。在多个间隔件9上,法布里-珀罗干涉滤波器10例如通过粘结剂而被固定。法布里-珀罗干涉滤波器10配置于线L上。更具体而言,法布里-珀罗干涉滤波器10以其光透过区域10a的中心线与线L一致的方式配置。再者,间隔件9也可与配线基板7一体地构成。另外,法布里-珀罗干涉滤波器10也可由1个间隔件9而非多个间隔件9支撑。
在底座3,固定有多个引线接脚11。更具体而言,各引线接脚11以维持与底座3之间的电性绝缘性及气密性的状态贯通底座3。在各引线接脚11,设置于配线基板7的电极垫、光检测器8的端子、温度补偿用元件的端子、及法布里-珀罗干涉滤波器10的端子分别通过导线12而被电连接。由此,可对光检测器8、温度补偿用元件、及法布里-珀罗干涉滤波器10的各个输入输出电信号等。
在封装体2,设置有开口2a。更具体而言,开口2a以其中心线与线L一致的方式设置于罩4的顶壁6。在顶壁6的内表面6a,以封挡开口2a的方式配置有光透过构件13。光透过构件13气密地接合于顶壁6的内表面6a。光透过构件13至少使光检测装置1A的测定波长范围的光透过。光透过构件13是包含在平行于线L的方向上彼此相对的光入射面13a及光出射面13b、以及侧面13c的板状的构件。光透过构件13例如由玻璃、石英、硅、锗、塑料等构成。
在光透过构件13的光出射面13b,设置有带通滤波器14。带通滤波器14例如通过蒸镀、贴附等而配置于光透过构件13的光出射面13b。带通滤波器14使光检测装置1A的测定波长范围的光选择性地透过。带通滤波器14是例如由TiO2、Ta2O5等高折射材料、与SiO2、MgF2等低折射材料的组合构成的电介质多层膜。
在光检测装置1A中,通过光透过构件13及带通滤波器14而构成光透过部100。即,光透过部100包含使入射至法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光透过的带通滤波器14。
在光检测装置1A中,封装体2收纳配线基板7、光检测器8、温度补偿用元件(省略图示)、多个间隔件9、及法布里-珀罗干涉滤波器10。在封装体2内,光检测器8在线L上位于法布里-珀罗干涉滤波器10的一侧(第1侧),开口2a及光透过构件13在线L上位于法布里-珀罗干涉滤波器10的另一侧(第2侧)。
光透过构件13的厚度T(平行于线L的方向上的厚度、光入射面13a与光出射面13b的距离)是法布里-珀罗干涉滤波器10与光透过构件13的距离D1(法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过构件13侧的表面、与光透过构件13的光出射面13b的距离)乘以0.5后的值以上的值。另外,光透过构件13的厚度T是法布里-珀罗干涉滤波器10与光检测器8的距离D2(法布里-珀罗干涉滤波器10的光检测器8侧的表面、与光检测器8的法布里-珀罗干涉滤波器10侧的表面的距离)以上的值。
自平行于线L的方向观察的情况下的各部的位置关系及大小关系如下所述。如图2所示,开口2a的中心线、光透过构件13的中心线、带通滤波器14的中心线、法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的中心线、及光检测器8的受光部的中心线与线L一致。开口2a、及法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的外缘例如为圆形状。光透过构件13、带通滤波器14、法布里-珀罗干涉滤波器10、及光检测器8的外缘例如为矩形状。
法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的外缘位于较光检测器8的外缘更靠外侧。开口2a的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的外缘更靠外侧。带通滤波器14的外缘位于较开口2a的外缘更靠外侧。法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较开口2a的外缘更靠外侧。法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较光检测器8的外缘更靠外侧。带通滤波器14的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧。光透过构件13的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧。在光检测装置1A,光透过构件13的外缘与带通滤波器14的外缘一致。再者,“自规定方向观察的情况下一外缘位于较另一外缘更靠外侧”是指“自规定方向观察的情况下一外缘包围另一外缘”、“自规定方向观察的情况下一外缘包含另一外缘”。
在如上构成的光检测装置1A中,若光自外部经由开口2a、光透过构件13及带通滤波器14入射至法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a,则选择性地透过具有规定的波长的光(详细内容在下文叙述)。已透过法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光入射至光检测器8的受光部,且由光检测器8检测出。
[法布里-珀罗干涉滤波器的结构]
如图3所示,在法布里-珀罗干涉滤波器10中,使与第1镜与第2镜的距离相应的光透过的光透过区域10a设置于线L上。在光透过区域10a中,第1镜与第2镜的距离被极高精度地控制。即,光透过区域10a是法布里-珀罗干涉滤波器10中为了使具有规定的波长的光选择性地透过而可将第1镜与第2镜的距离控制为规定的距离的区域,即可使具有对应于第1镜与第2镜的距离的规定的波长的光透过的区域。
如图4所示,法布里-珀罗干涉滤波器10具备基板21。在基板21的光入射侧的表面21a依次层叠有抗反射层31、第1层叠体32、中间层33及第2层叠体34。在第1层叠体32与第2层叠体34之间,通过框状的中间层33形成有空隙(气隙)S。基板21例如由硅、石英、玻璃等构成。在基板21由硅构成的情况下,抗反射层31及中间层33例如由氧化硅构成。中间层33的厚度也可以为中心透过波长(即,可透过法布里-珀罗干涉滤波器10的波长范围的中心波长)的1/2的整数倍。
第1层叠体32中与光透过区域10a对应的部分作为第1镜35而发挥功能。第1镜35经由抗反射层31而支撑于基板21。第1层叠体32通过多个多晶硅层与多个氮化硅层逐层交替地层叠而构成。构成第1镜35的多晶硅层及氮化硅层的各个的光学厚度也可以为中心透过波长的1/4的整数倍。再者,也可使用氧化硅层取代氮化硅层。
第2层叠体34中与光透过区域10a对应的部分作为经由空隙S而与第1镜35相对的第2镜36而发挥功能。第2镜36经由抗反射层31、第1层叠体32及中间层33而支撑于基板21。第2层叠体34通过多个多晶硅层与多个氮化硅层逐层交替地层叠而构成。构成第2镜36的多晶硅层及氮化硅层的各个的光学厚度也可以为中心透过波长的1/4的整数倍。再者,也可使用氧化硅层取代氮化硅层。
在第2层叠体34中与空隙S对应的部分,设置有自第2层叠体34的表面34a至空隙S的多个贯通孔(省略图示)。多个贯通孔形成为不会实质性对第2镜36的功能造成影响的程度。多个贯通孔是为了通过蚀刻除去中间层33的一部分并形成空隙S而被使用的。
在第1镜35,以包围光透过区域10a的方式形成有第1电极22。在第1镜35,以包含光透过区域10a的方式形成有第2电极23。第1电极22及第2电极23通过对多晶硅层掺杂杂质并低电阻化而形成。第2电极23的大小可为包含光透过区域10a的整体的大小,也可与光透过区域10a的大小大致相同。
在第2镜36,形成有第3电极24。第3电极24在平行于线L的方向上,经由空隙S与第1电极22及第2电极23相对。第3电极24通过对多晶硅层掺杂杂质并低电阻化而形成。
在法布里-珀罗干涉滤波器10中,第2电极23在平行于线L的方向上,相对于第1电极22位于与第3电极24相反侧。即,第1电极22与第2电极23在第1镜35中未位于同一平面上。第2电极23较第1电极22远离第3电极24。
端子25以隔着光透过区域10a而相对的方式设置有一对。各端子25配置于自第2层叠体34的表面34a至第1层叠体32的贯通孔内。各端子25经由配线22a而与第1电极22电连接。
端子26以隔着光透过区域10a而相对的方式设置有一对。各端子26配置于自第2层叠体34的表面34a至中间层33的跟前的贯通孔内。各端子26经由配线23a而与第2电极23电连接,且经由配线24a而与第3电极24电连接。再者,一对端子25相对的方向、与一对端子26相对的方向正交(参照图3)。
在第1层叠体32的表面32a,设置有槽(trench)27、28。槽27以包围自端子26沿平行于线L的方向延伸的配线23a的方式环状地延伸。槽27将第1电极22与配线23a电性绝缘。槽28沿第1电极22的内缘环状地延伸。槽28将第1电极22与第1电极22的内侧的区域电性绝缘。各槽27、28内的区域可为绝缘材料,也可以为空隙。
在第2层叠体34的表面34a,设置有槽29。槽29以包围端子25的方式环状地延伸。槽29将端子25与第3电极24电性绝缘。槽28内的区域可为绝缘材料,也可以为空隙。
在基板21的光出射侧的表面21b依次层叠有抗反射层41、第3层叠体42、中间层43及第4层叠体44。抗反射层41及中间层43各自具有与抗反射层31及中间层33同样的结构。第3层叠体42及第4层叠体44各自具有以基板21为基准而与第1层叠体32及第2层叠体34对称的层叠构造。抗反射层41、第3层叠体42、中间层43及第4层叠体44具有抑制基板21的翘曲的功能。
在抗反射层41、第3层叠体42、中间层43及第4层叠体44,以包含光透过区域10a的方式设置有开口40a。开口40a具有与光透过区域10a的大小大致相同的直径。开口40a朝光出射侧开口,开口40a的底面到达至抗反射层41。在第4层叠体44的光出射侧的表面,形成有遮光层45。遮光层45由例如铝等构成。在遮光层45的表面及开口40a的内表面,形成有保护层46。保护层46由例如氧化铝构成。再者,通过将保护层46的厚度设为1~100nm(优选为30nm左右),可忽视由保护层46引起的光学性影响。
在如上构成的法布里-珀罗干涉滤波器10中,若经由端子25、26而在第1电极22与第3电极24之间施加电压,则与该电压相应的静电力产生于第1电极22与第2电极24之间。通过该静电力,第2镜36被吸引至固定于基板21的第1镜35侧,而调整第1镜35与第2镜36的距离。这样,在法布里-珀罗干涉滤波器10中,第1镜35与第2镜36的距离被设为可变。
透过法布里-珀罗干涉滤波器10的光的波长依赖于光透过区域10a中的第1镜35与第2镜36的距离。因此,通过调整施加于第1电极22与第3电极24之间的电压,可适当选择透过的光的波长。此时,第2电极23与第3电极24为相同电位。因此,第2电极23作为用于在光透过区域10a中将第1镜35及第2镜36保持为平坦的补偿电极而发挥功能。
在光检测装置1A中,通过一边使施加于法布里-珀罗干涉滤波器10的电压变化(即,一边使法布里-珀罗干涉滤波器10中第1镜35与第2镜36的距离变化),一边以光检测器8检测已透过法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光,而可取得分光光谱。
[作用及效果]
在光检测装置1A中,芯片状的法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较封装体2的开口2a的外缘更靠外侧,光透过构件13的外缘(光透过部100的外缘)位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧。由此,可抑制由于开口2a处的光的入射角、开口2a处的衍射等而使光经由光透过构件13的侧面13c进入封装体2内而成为杂散光。另外,可抑制由于开口2a处的光的入射角、开口2a处的衍射等而成为杂散光的光入射至光检测器8。再有,与例如光透过构件13的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠内侧的情况相比,由于光透过构件13的热容量、及光透过构件13与封装体2的热连接面积变大,因而作为结果可谋求封装体2内的温度的均匀化。根据以上所述,在光检测装置1A中,光检测特性变高。
关于抑制杂散光入射至光检测器8,更具体地进行说明。入射至封装体2的开口2a的光的一部分有可能由于开口2a处的光的入射角、开口2a的侧面及出射侧角部(开口2a的侧面与顶壁6的内表面6a交叉的角部)处的衍射等而自光透过构件13的侧面13c出射至封装体2内。若这样的光在封装体2内多重反射且入射至光检测器8,则会作为由杂散光引起的噪声而显现于输出信号,并关系到光检测特性的劣化。特别是光透过构件13的侧面13c与光入射面13a及光出射面13b相比大多为粗面,因而自光透过构件13的侧面13c出射至封装体2内的光容易变为散射光而入射至光检测器8。与此相对,在光检测装置1A中,法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较封装体2的开口2a的外缘更靠外侧,光透过构件13的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧。由此,与例如光透过构件13的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠内侧的情况相比,光透过构件13的侧面13c远离法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a及光检测器8。因此,杂散光向光检测器8的入射得以抑制,S/N比及分辨率提高。
关在封装体2内的温度的均匀化,更具体地进行说明。若封装体2的开口2a变小,则封装体2本身的体积变大。另外,若光透过构件13变大,则光透过构件13的热容量、光透过构件13与封装体2的热连接面积变大,另一方面,封装体2内的空间的体积变小。由此,发挥如下作用。首先,由金属构成、热传导率较高、且作为整体容易保持为均匀的温度(热容易扩散至整体)的封装体2本身的体积变大。另外,由于光透过构件13与封装体2的热连接面积较大,因而热容易自封装体2传递至光透过构件13,光透过构件13也保持为与封装体2均匀的温度。另外,由于封装体2内的空间的体积较小,因而封装体2内的空间(及配置于该处的法布里-珀罗干涉滤波器10等的构成要件)的温度也由于被保持成均匀温度的封装体2及光透过构件13的影响而保持为均匀。再者,通过热容量较大的光透过构件13及封装体2,而抑制时间上的温度变化。通过这些作用,封装体2内的温度成为热均匀状态,使光检测装置1A的热特性稳定化。
另外,在光检测装置1A中,自平行于线L的方向观察的情况下,带通滤波器14的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧。由此,保证了入射至法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光透过了带通滤波器14。
法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的外缘位于较光检测器8的外缘更靠外侧。开口2a的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的外缘更靠外侧。带通滤波器14的外缘位于较开口2a的外缘更靠外侧。由此,保证了经由开口2a及法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a而入射至光检测器8的光透过了带通滤波器14。
法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较光检测器8的外缘更靠外侧。由此,可抑制未透过法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光作为杂散光而入射至光检测器8。
另外,在光检测装置1A中,光透过构件13的厚度T为法布里-珀罗干涉滤波器10与光透过构件13的距离D1乘以0.5后的值以上的值。由此,光透过构件13的热容量变大,另一方面,封装体2内的空间的体积变小,因而可谋求封装体2内的温度的进一步均匀化。另外,由于光透过构件13相对地靠近法布里-珀罗干涉滤波器10,因而可抑制未透过法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光作为杂散光而入射至光检测器8。再者,在谋求封装体2内的温度的进一步均匀化、及进一步抑制杂散光向光检测器8的入射时,厚度T更优选为距离D1乘以0.7后的值以上的值,进一步优选为距离D1以上的值。
另外,在光检测装置1A中,光透过构件13的厚度T为法布里-珀罗干涉滤波器10与光透过构件8的距离D2以上的值。由此,光透过构件13的热容量变大,另一方面,封装体2内的空间的体积变小,因而可谋求封装体2内的温度的进一步均匀化。
另外,在光检测装置1A中,带通滤波器14设置于光透过构件13的光出射面13b。由此,可防止由于来自外部的物理干涉而对带通滤波器14产生划伤等损伤。
另外,在光检测装置1A中,法布里-珀罗干涉滤波器10的各端子25、26与各引线接脚11通过导线12电连接。如上所述,在光检测装置1A中,法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较封装体2的开口2a的外缘更靠外侧,光透过构件13的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧。因此,即使导线12弯曲,也可防止导线12与封装体2的接触。
关于防止导线12与封装体2的接触,更具体地进行说明。若导线12接触于由金属构成的封装体2,则用于控制法布里-珀罗干涉滤波器10的电信号也流过封装体2,使法布里-珀罗干涉滤波器10的控制变得困难。与此相对,即使导线12接触由绝缘性材料构成的光透过构件13,用于控制法布里-珀罗干涉滤波器10的电信号也不会流过光透过构件13,可实现法布里-珀罗干涉滤波器10的高精度的控制。可防止导线12与封装体2的接触的上述结构是重要的。
另外,在光检测装置1A中,将硅基板应用于法布里-珀罗干涉滤波器10的基板21,将形成有光电转换区域的InGaAs基板应用于光检测器8,由此发挥如下作用及效果。具有形成有光电转换区域的InGaAs基板的光检测器8例如与具有较1200nm短的波长的光、及具有较2100nm长的波长的光相比,对具有1200nm以上2100nm以下的波长的光具有高的灵敏度。然而,若与具有较2100nm长的波长的光相比,则该光检测器8对具有较1200nm短的波长的光也具有高的灵敏度。此处,硅基板与具有1200nm以上的波长的光相比,对具有较1200nm短的波长的光具有高的吸收性(也取决于硅基板的制造方法、厚度、杂质浓度,但特别是对具有较1100nm短的波长的光具有高的吸收性)。因此,通过上述结构,例如在应检测具有1200nm以上2100nm以下的波长的光的情况下,可使法布里-珀罗干涉滤波器10的硅基板作为高通滤波器而发挥功能,作为结果,通过与带通滤波器14的相乘效果,而能够可靠地抑制光检测器8检测出噪声光(具有较1200nm短(特别是较1100nm短)的波长的光、及较2100nm长的波长的光)。
[第2实施方式]
[光检测装置的结构]
如图5所示,光检测装置1B在光透过构件13及带通滤波器14的构成方面与上述的光检测装置1A不同。在光检测装置1B中,配置在封装体2的内表面的光透过构件13到达至开口2a内及侧壁5的内表面5a。光透过构件13的光入射面13a在开口2a与顶壁6的外表面成为大致同一面。这样的光透过构件13通过在使开口2a为下侧的状态下在罩4的内侧配置玻璃颗粒(pellet)并使该玻璃颗粒熔融而形成。即,光透过构件13由熔接玻璃构成。带通滤波器14自光透过构件13的光出射面13b到达至罩4的侧壁5的内表面5a的一部分。
在光检测装置1B中,也与上述的光检测装置1A同样,通过光透过构件13及带通滤波器14而构成光透过部100。即,光透过部100包含使入射至法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光透过的带通滤波器14。
在光检测装置1B中,光透过构件13的厚度T也为法布里-珀罗干涉滤波器10与光透过构件13的距离D1乘以0.5后的值以上的值。另外,光透过构件13的厚度T为法布里-珀罗干涉滤波器10与光检测器8的距离D2以上的值。
另外,法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的外缘位于较光检测器8的外缘更靠外侧。开口2a的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的外缘更靠外侧。带通滤波器14的外缘位于较开口2a的外缘更靠外侧。法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较开口2a的外缘更靠外侧。法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较光检测器8的外缘更靠外侧。带通滤波器14的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧。光透过构件13的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧。
[作用及效果]
通过光检测装置1B,也发挥与上述的光检测装置1A同样的作用及效果。特别是由于光透过构件13的侧面13c到达至侧壁5的内表面5a,因而可更可靠地抑制由于开口2a处的光的入射角、开口2a处的衍射等而使光经由光透过构件13的侧面13c进入封装体2内而成为杂散光。再者,由于光透过构件13的热容量、及光透过构件13与封装体2的热连接面积再有变大,因而作为结果可谋求封装体2内的温度的进一步均匀化。
另外,在光检测装置1B中,光透过构件13的体积(特别是厚度T)较大,因而可使由熔接玻璃构成的光透过构件13的光入射面13a及光出射面13b的平面性提高。再有,即使在由熔接玻璃构成的光透过构件13,残存有形成时产生的气泡,也由于光透过构件13的体积(特别是厚度T)较大,因而可使该气泡的影响降低。
再者,如图6所示的光检测装置1C,也可在光透过构件13的光出射面13b以粘结剂等贴附有板状的带通滤波器14。板状的带通滤波器14例如在由硅、玻璃等构成的光透过构件的表面形成有电介质多层膜。在由熔接玻璃构成的光透过构件13中,由于厚度T较大而光出射面13b的平面性提高,因而可将带通滤波器14适宜地配置于光出射面13b。根据光检测装置1C,通过板状的带通滤波器14而使热容量变大,且封装体2内的空间的体积进一步变小,因而谋求封装体2内的温度的进一步均匀化。再有,由于带通滤波器14与法布里-珀罗干涉滤波器10的距离变小了构成板状的带通滤波器14的光透过构件的厚度的量,因而更可靠地保证了入射至法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光透过了带通滤波器14。
在光检测装置1C中,也与上述的光检测装置1A同样,通过光透过构件13及带通滤波器14而构成光透过部100。即,光透过部100包含使入射至法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光透过的带通滤波器14。
[变形例]
以上,对本发明的第1实施方式及第2实施方式进行了说明,但本发明的一个方式并不限定于上述第1实施方式及第2实施方式。例如,对于各构成的材料及形状而言,并不限定于上述的材料及形状,而可采用各种材料及形状。
另外,带通滤波器14可设置于光透过构件13的光入射面13a,也可设置于光透过构件13的光入射面13a及光出射面13b的两者。作为一个例子,也可如图5所示的光检测装置1B那样,在开口2a与顶壁6的外表面成为大致同一面的光透过构件13的光入射面13a,设置有带通滤波器14。
另外,法布里-珀罗干涉滤波器10也可不具备设置于基板21的光出射侧的表面21b的层叠构造(抗反射层41、第3层叠体42、中间层43、第4层叠体44、遮光层45及保护层46)。
另外,在自平行于线L的方向观察的情况下,法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的外缘也可位于较开口2a的外缘更靠外侧。该情况下,自开口2a入射的光中进入光透过区域10a的光的比例增加,自开口2a入射的光的利用效率变高。另外,即使开口2a相对于光透过区域10a的位置略微偏差,也由于自开口2a入射的光进入光透过区域10a,因而缓和了光检测装置1A、1B、1C组装时的位置精度要求。
[第3实施方式]
[光检测装置的结构]
如图7所示,光检测装置1D具备封装体2。封装体2是具有底座(第2壁部)3、罩4的CAN封装体。罩4通过侧壁(侧壁部)5及顶壁(第1壁部)6而一体地构成。底座3及罩4通过金属材料形成,且彼此气密地接合。在通过金属材料形成的封装体2中,侧壁5的形状是以规定的线L为中心线的圆筒状。底座3及顶壁6在平行于线L的方向上彼此相对,且分别封挡侧壁5的两端。
在底座3的内表面3a,固定有配线基板7。作为配线基板7的基板材料,例如可使用硅、陶瓷、石英、玻璃、塑料等。在配线基板7,安装有光检测器8、及热敏电阻等温度补偿用元件(省略图示)。光检测器8配置于线L上。更具体而言,光检测器8以其受光部的中心线与线L一致的方式配置。光检测器8是例如使用了InGaAs等的量子型传感器、使用了热电堆或辐射热计等的热型传感器等红外线检测器。在检测紫外、可见、近红外的各波长区域的光的情况下,作为光检测器8,例如可使用硅光电二极管等。再者,在光检测器8,可设置有1个受光部,或也可阵列状地设置有多个受光部。再有,也可将多个光检测器8安装于配线基板7。
在配线基板7上固定有多个间隔件9。作为各间隔件9的材料,例如可使用硅、陶瓷、石英、玻璃、塑料等。在多个间隔件9上,例如通过粘结剂而固定有法布里-珀罗干涉滤波器10。法布里-珀罗干涉滤波器10配置于线L上。更具体而言,法布里-珀罗干涉滤波器10以其光透过区域10a的中心线与线L一致的方式配置。再者,间隔件9也可与配线基板7一体地构成。另外,法布里-珀罗干涉滤波器10也可由1个间隔件9而非多个间隔件9支撑。
在底座3,固定有多个引线接脚11。更具体而言,各引线接脚11以维持与底座3之间的电性绝缘性及气密性的状态贯通底座3。在各引线接脚11,设置于配线基板7的电极垫、光检测器8的端子、温度补偿用元件的端子、及法布里-珀罗干涉滤波器10的端子分别通过导线12而被电连接。由此,可对光检测器8、温度补偿用元件、及法布里-珀罗干涉滤波器10的各个输入输出电信号等。
在封装体2,形成有开口(光入射开口)2a。更具体而言,开口2a以其中心线与线L一致的方式形成于罩4的顶壁6。在自平行于线L的方向观察的情况下,开口2a的形状为圆形状。在顶壁6的内表面6a,以封挡开口2a的方式配置有光透过构件13。光透过构件13气密接合于顶壁6的内表面6a。光透过构件13具有在平行于线L的方向上彼此相对的光入射面13a及光出射面(内表面)13b、以及侧面13c。光透过构件13的光入射面13a在开口2a与顶壁6的外表面成为大致同一面。光透过构件13的侧面13c与封装体2的侧壁5的内表面5a接触。即,光透过构件13到达至开口2a内及侧壁5的内表面5a。这样的光透过构件13通过在使开口2a为下侧的状态下在罩4的内侧配置玻璃颗粒并使该玻璃颗粒熔融而形成。即,光透过构件13通过熔接玻璃形成。
在光透过构件13的光出射面13b,通过粘结构件15而固定有带通滤波器14。即,粘结构件15经由接合于顶壁6的内表面6a的光透过构件13,而将带通滤波器14固定于顶壁6的内表面6a。带通滤波器14使已透过光透过构件13的光中的光检测装置1D的测定波长范围的光(规定的波长范围的光,且应入射至法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光)选择性地透过(即,仅使该波长范围的光透过)。带通滤波器14的形状为四边形板状。更具体而言,带通滤波器14具有在平行于线L的方向上彼此相对的光入射面14a及光出射面14b、以及4个侧面14c。带通滤波器14在通过光透过性材料(例如硅、玻璃等)形成为四边形板状的光透过构件的表面,形成有电介质多层膜(例如,由TiO2、Ta2O5等高折射材料、与SiO2、MgF2等低折射材料的组合构成的多层膜)。
在光检测装置1D中,通过带通滤波器14而构成光透过部100。即,光透过部100包含使入射至法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光透过的带通滤波器14。
粘结构件15具有配置于带通滤波器14的光入射面14a的整个区域的第1部分15a。即,第1部分15a是粘结构件15中配置于彼此相对的光透过构件13的光出射面13b与带通滤波器14的光入射面14a之间的部分。再有,粘结构件15具有在自平行于线L的方向观察的情况下自带通滤波器14的外缘朝外侧突出的第2部分15b。第2部分15b到达至侧壁5的内表面5a,且接触于侧壁5的内表面5a。另外,第2部分15b接触于带通滤波器14的侧面14c。如图8所示,平行于线L的方向上的第2部分15b的厚度在接触于各侧面14c的中央部分的部分最大,在接触于带通滤波器14的各角部14d(通过邻接的侧面14c形成的角部)的部分最小。但是,只要平行于线L的方向上的第2部分15b的厚度例如通过第2部分15b的表面呈凸曲面而随着自各侧面14c的中央部分靠近各角部14d而减少,则该第2部分15b的厚度也可在接触于各角部14d的部分不为最小。只要在接触于各角部14d的部分中该第2部分15b的厚度不成为最大,即可抑制在带通滤波器14的角部14d产生裂纹。作为粘结构件15的材料,可使用光透过性材料(例如,光透过性树脂、低熔点玻璃等)。再者,在图8中,为便于说明,仅封装体2及光透过构件13以截面表示。
如图7所示,在光检测装置1D中,封装体2收纳配线基板7、光检测器8、温度补偿用元件(省略图示)、多个间隔件9、法布里-珀罗干涉滤波器10、及带通滤波器14。另外,在光检测装置1D中,开口2a、光透过构件13及带通滤波器14在线L上配置于法布里-珀罗干涉滤波器10的一侧(第2侧),光检测器8在线L上配置于法布里-珀罗干涉滤波器10的另一侧(第1侧)。再有,在光检测装置1D中,底座3隔着法布里-珀罗干涉滤波器10、带通滤波器14及光检测器8而与罩4的顶壁6相对,罩4的侧壁5包围法布里-珀罗干涉滤波器10、带通滤波器14及光检测器8。
光透过构件13的厚度T(平行于线L的方向上的厚度、光入射面13a与光出射面13b的距离)是法布里-珀罗干涉滤波器10与光透过构件13的距离D1(法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过构件13侧的表面、与光透过构件13的光出射面13b的距离)乘以0.3后的值以上的值。另外,光透过构件13的厚度T是法布里-珀罗干涉滤波器10与光检测器8的距离D2(法布里-珀罗干涉滤波器10的光检测器8侧的表面、与光检测器8的法布里-珀罗干涉滤波器10侧的表面的距离)以上的值。
自平行于线L的方向观察的情况下的各部的位置关系及大小关系如下所述。如图9所示,开口2a的中心线、光透过构件13的中心线、带通滤波器14的中心线、法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的中心线、及光检测器8的受光部的中心线与线L一致。开口2a、光透过构件13、粘结构件15及法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的外缘为圆形状。带通滤波器14、法布里-珀罗干涉滤波器10、及光检测器8的外缘为四边形状。
法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的外缘位于较光检测器8的外缘更靠外侧。开口2a的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的外缘更靠外侧。法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较开口2a的外缘更靠外侧。带通滤波器14的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧。光透过构件13及粘结构件15的各自的外缘位于较带通滤波器14的外缘更靠外侧,且与罩4的侧壁5的内表面5a一致。再者,所谓“自规定方向观察的情况下一外缘位于较另一外缘更靠外侧”是指“自规定方向观察的情况下一外缘包围另一外缘”、“自规定方向观察的情况下一外缘包含另一外缘”。
在如上构成的光检测装置1D中,若光自外部经由开口2a、光透过构件13及粘结构件15入射至带通滤波器14,则使规定的波长范围的光选择性地透过。若透过带通滤波器14的光入射至法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a,则使规定的波长范围的光中规定的波长的光选择性地透过。透过法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光入射至光检测器8的受光部,且由光检测器8检测。
[法布里-珀罗干涉滤波器的结构]
如图10所示,在法布里-珀罗干涉滤波器10中,使与第1镜和第2镜的距离相应的光透过的光透过区域10a设置于线L上。在光透过区域10a中,第1镜与第2镜的距离极高精度地被控制。即,光透过区域10a是法布里-珀罗干涉滤波器10中为了使具有规定的波长的光选择性地透过而能够将第1镜与第2镜的距离控制为规定的距离的区域,且为能够使具有对应于第1镜与第2镜的距离的规定的波长的光透过的区域。
如图11所示,法布里-珀罗干涉滤波器10具备基板21。在基板21的光入射侧的表面21a依次层叠有抗反射层31、第1层叠体32、中间层33及第2层叠体34。在第1层叠体32与第2层叠体34之间,通过框状的中间层33而形成空隙(气隙)S。基板21例如由硅、石英、玻璃等构成。在基板21由硅构成的情况下,抗反射层31及中间层33例如由氧化硅构成。中间层33的厚度也可以为中心透过波长(即,可透过法布里-珀罗干涉滤波器10的波长范围的中心波长)的1/2的整数倍。
第1层叠体32中与光透过区域10a对应的部分作为第1镜35而发挥功能。第1镜35经由抗反射层31而被支撑于基板21。第1层叠体32由多个多晶硅层与多个氮化硅层逐层交替地层叠而构成。构成第1镜35的多晶硅层及氮化硅层的各个的光学厚度也可以为中心透过波长的1/4的整数倍。再者,也可使用氧化硅层取代氮化硅层。
第2层叠体34中与光透过区域10a对应的部分作为经由空隙S而与第1镜35相对的第2镜36发挥功能。第2镜36经由抗反射层31、第1层叠体32及中间层33而被支撑于基板21。第2层叠体34通过多个多晶硅层与多个氮化硅层逐层交替地层叠而构成。构成第2镜36的多晶硅层及氮化硅层的各个的光学厚度也可以为中心透过波长的1/4的整数倍。再者,也可使用氧化硅层取代氮化硅层。
在第2层叠体34中与空隙S对应的部分,设置有自第2层叠体34的表面34a至空隙S的多个贯通孔24b。多个贯通孔24b形成为不会实质性对第2镜36的功能造成影响的程度。多个贯通孔24b是为了通过蚀刻除去中间层33的一部分并形成空隙S而被使用的。
在第1镜35,以包围光透过区域10a的方式形成有第1电极22。在第1镜35,以包含光透过区域10a的方式形成有第2电极23。第1电极22及第2电极23通过对多晶硅层掺杂杂质并低电阻化而形成。第2电极23的大小与光透过区域10a的大小大致相同。
在第2镜36,形成有第3电极24。第3电极24在平行于线L的方向上,经由空隙S与第1电极22及第2电极23相对。第3电极24通过对多晶硅层掺杂杂质并低电阻化而形成。
在法布里-珀罗干涉滤波器10中,第2电极23在平行于线L的方向上,与第1电极22位于同一平面上。第2电极23与第3电极24的距离和第1电极22与第3电极24的距离相同。另外,自平行于线L的方向观察的情况下,第2电极23通过第1电极22包围。
端子25以隔着光透过区域10a而相对的方式设置有一对。各端子25配置于自第2层叠体34的表面34a至第1层叠体32的贯通孔内。各端子25经由配线22a而与第1电极22电连接。
端子26以隔着光透过区域10a而相对的方式设置有一对。各端子26配置于自第2层叠体34的表面34a至中间层33的跟前的贯通孔内。各端子26经由配线23a而与第2电极23电连接,且经由配线24a而与第3电极24电连接。再者,一对端子25相对的方向、与一对端子26相对的方向正交(参照图10)。
在第1层叠体32的表面32a,设置有槽27、28。槽27以包围自端子26沿平行于线L的方向延伸的配线23a的与端子26的连接部的方式环状地延伸。槽27将第1电极22与配线23a电性绝缘。槽28沿第1电极22的内缘环状地延伸。槽28将第1电极22与第2电极23电性绝缘。各槽27、28内的区域可为绝缘材料,也可以为空隙。
在第2层叠体34的表面34a,设置有槽29。槽29以包围端子25的方式环状地延伸。槽29将端子25与第3电极24电性绝缘。槽28内的区域可为绝缘材料,也可以为空隙。
在基板21的光出射侧的表面21b,抗反射层41、第3层叠体42、中间层43及第4层叠体44按该顺序层叠。抗反射层41及中间层43分别具有与抗反射层31及中间层33同样的结构。第3层叠体42及第4层叠体44分别具有以基板21为基准而与第1层叠体32及第2层叠体34对称的层叠构造。抗反射层41、第3层叠体42、中间层43及第4层叠体44具有抑制基板21的翘曲的功能。
在抗反射层41、第3层叠体42、中间层43及第4层叠体44,以包含光透过区域10a的方式设置有开口40a。开口40a具有与光透过区域10a的大小大致相同的直径。开口40a朝光出射侧开口,开口40a的底面到达至抗反射层41。在第4层叠体44的光出射侧的表面,形成有遮光层45。遮光层45由例如铝等构成。在遮光层45的表面及开口40a的内表面,形成有保护层46。保护层46由例如氧化铝构成。再者,通过将保护层46的厚度设为1~100nm(优选为30nm左右),可忽视保护层46所引起的光学性影响。
在如上构成的法布里-珀罗干涉滤波器10中,若经由端子25、26而在第1电极22与第3电极24之间施加电压,则与该电压相应的静电力产生于第1电极22与第3电极24之间。通过该静电力,第2镜36被吸引至固定于基板21的第1镜35侧,从而调整第1镜35与第2镜36的距离。这样,在法布里-珀罗干涉滤波器10中,第1镜35与第2镜36的距离被设为可变。
透过法布里-珀罗干涉滤波器10的光的波长依赖于光透过区域10a中第1镜35与第2镜36的距离。因此,通过调整施加于第1电极22与第3电极24之间的电压,可适当选择透过的光的波长。此时,第2电极23与第3电极24为相同电位。因此,第2电极23作为用于在光透过区域10a中将第1镜35及第2镜36保持为平坦的补偿电极而发挥功能。
在光检测装置1D中,通过一边使施加于法布里-珀罗干涉滤波器10的电压变化(即,一边使法布里-珀罗干涉滤波器10中第1镜35与第2镜36的距离变化),一边以光检测器8检测已透过法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光,而可取得分光光谱。
[作用及效果]
如以上说明的那样,在光检测装置1D中,相对于封装体2的侧壁5的形状为圆筒状,带通滤波器14的形状为四边形板状。由此,相比于带通滤波器14的各侧面14c与侧壁5的内表面5a的距离,带通滤波器14的各角部14d与侧壁5的内表面5a的距离变小。因此,相对于封装体2的顶壁6的内表面6a而固定的带通滤波器14成为通过该各角部14d而被高精度定位的状态。此处,例如在带通滤波器14的形状为圆形板状的情况下,若为了实现带通滤波器14的高精度的定位,以带通滤波器14的侧面14c与侧壁5的内表面5a的距离变小的方式使带通滤波器14大径化,则产生如下问题。即,由于与封装体2的顶壁6的内表面6a热连接的带通滤波器14的光入射面14a的面积变大,因而带通滤波器14容易受到来自封装体2的热影响(热引起的变形等)。与此相对,若带通滤波器14的形状为四边形板状,则与封装体2的顶壁6的内表面6a热连接的带通滤波器14的光入射面14a的面积与例如带通滤波器14的形状为圆形板状的情况相比变小,因而带通滤波器14不易受到来自封装体2的热影响。再有,法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于开口2a的外缘更靠外侧,带通滤波器14的外缘位于法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧,因而保证了入射至法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光透过了带通滤波器14。如上所述,根据光检测装置1D,可使带通滤波器14适当发挥功能。
此处,对于具备法布里-珀罗滤波器10的光检测装置1D中使带通滤波器14适当发挥功能的重要性进行说明。在法布里-珀罗干涉滤波器10中,一般满足λ=2nd/a(n:折射率、d:第1镜35与第2镜36之间的距离、a:整数)的波长λ成为透过光透过区域10a的光的峰波长。即使为相同距离d,若增大整数a的值(若设为高次侧),则与之对应的峰波长出现于短波长侧。因此,在光检测装置1D中,除法布里-珀罗干涉滤波器10外,截止规定的波长范围以外的光(特别是短波长侧的光)的带通滤波器14变得必要。
例如,在用于对于二次光(a=2)取得分光光谱的光检测装置中,需要截止特别是出现于短波长侧的3次以下的多次光。另外,设想光检测器8使用InGaAs PIN光电二极管(单元件光电二极管),且光源使用廉价的白色光(卤素灯等)的情况。因此,需要在光源/光检测器8的光轴上的任一位置,配置带通滤波器14。比较具备带通滤波器14的光检测装置、与不具备带通滤波器14的光检测装置之后,确认了在具备带通滤波器14的光检测装置中,短波长侧的高次光被截止。
如上所述,光检测装置1D具备带通滤波器14,由此可提供光检测装置1D作为无需进行法布里-珀罗干涉滤波器10的自定义的完成度较高的一般制品。另外,由于可使用单元件光电二极管作为光检测器8,因而可削减光检测装置1D的制造成本。
其次,对封装体2的侧壁5的形状为圆筒状的优点进行说明。首先,在光检测装置1D中,封装体2的侧壁5的形状为圆筒状,因而光检测装置1D的耐久性提高。更具体而言,由于封装体2的侧壁5的形状为圆筒状,因而封装体2的形状稳定性与例如封装体2的侧壁5的形状为多边形筒状的情况相比变高。
另外,在光检测装置1D中,由于封装体2的侧壁5的形状为圆筒状,因而与例如封装体2的形状为多边形筒状的情况相比,不易产生应力集中。其原因在于,在封装体2的形状为多边形筒状的情况下,由于施加在封装体2的冲击引起的应力有容易集中于角部的倾向,与此相对,在封装体2的侧壁5的形状为圆筒状的情况下,在冲击应力未集中于一点而分散。特别是收纳在封装体2的法布里-珀罗干涉滤波器10对物理冲击的耐性较差。因此,通过将封装体2的侧壁5的形状设为圆筒状,适宜地保护法布里-珀罗干涉滤波器10免受外部的物理冲击影响。
另外,存在通过光检测装置1D的组装时(粘结构件15的热硬化、导线12的连接、底座3的密封等)的热历程、及组装后的温度变化等,而在封装体2内产生热应力的情况。热应力通过构成光检测装置1D的构件间的热线膨胀系数的差而产生。优选为避免该热应力集中并蓄积于光检测装置1D的内部的特定部位或特定方向。其原因在于,若热应力集中于特定部位或特定方向,则会招致光检测装置1D的特性异常或破损。在光检测装置1D中,由于封装体2的侧壁5的形状为圆筒状,因而产生的热应力未集中于一点而分散,其结果,可抑制在光检测装置1D产生特性异常或光检测装置1D破损。
另外,光检测装置1D还具备以封挡开口2a的方式配置于顶壁6的内表面6a的光透过构件13,带通滤波器14通过粘结构件15而固定于光透过构件13的光出射面(内表面)13b,粘结构件15配置于与光透过构件13的光出射面13b相对的带通滤波器14的光入射面14a的整个区域。根据该结构,由于粘结构件15配置于带通滤波器14的光入射面14a的整个区域,因而成为带通滤波器14被可靠地固定于顶壁6的内表面6a的状态。另外,即使在制造时在粘结构件15中产生气泡,也由于该气泡容易自带通滤波器14的各侧面14c与侧壁5的内表面5a之间脱出,因而在粘结构件15处的光的散射及衍射等得以抑制。再有,根据该结构,由于设置有光透过构件13,因而封装体2的气密性提高。另外,带通滤波器14被固定于光透过构件13的光出射面13b,因而更不易受到来自封装体2的热影响。另外,带通滤波器14固定于光透过构件13的光出射面13b,因而,可防止由于来自开口2a的物理干涉而对带通滤波器14产生划伤等损伤。
此处,对在粘结构件15的光的散射及折射等得以抑制的效果进行说明。光透过构件13的光出射面13b存在平坦度并不良好而具有曲率的情况。特别是存在光透过构件13的光出射面13b中与开口2a相对的区域以朝开口2a侧凹陷的方式变形的情况。其原因在于,在该区域中,由于烧成时的光透过构件13(为熔融玻璃)的自重,而使光透过构件13以朝开口2a侧凹陷的方式变形。由此,有如下担忧:制造时产生于粘结构件15中的气泡在光透过构件13的光出射面13b中与开口2a相对的区域中不易脱出,而成为在粘结构件15的光的散射及无用折射等的原因。另外,存在带通滤波器14的光入射面14a的平坦度并非良好的情况。由此,存在带通滤波器14成为未被高精度定位的状态的担忧。
另外,在光检测装置1D中,带通滤波器14的各角部14d与侧壁5的内表面5a未接触而分离。由此,可防止由于各角部14d与侧壁5的内表面5a的接触引起的带通滤波器14(特别是各角部14d)的破损。另外,由于带通滤波器14的各角部14d与侧壁5的内表面5a未接触而分离,因而带通滤波器14不易受到来自封装体2的热影响。再有,由于带通滤波器14的各角部14d与侧壁5的内表面5a未接触而分离,即,带通滤波器14的各角部14d与封装体2的R部(通过光透过构件13的光出射面13b与侧壁5的内表面5a形成的R部)分离,因而成为带通滤波器14可靠地固定于作为平坦面的光透过构件13的光出射面13b的状态。
在光检测装置1D中,相对于封装体2的侧壁5的形状为圆筒状,带通滤波器14的形状为四边形板状。由此,如上所述,带通滤波器14成为通过该各角部14d而被高精度定位的状态。此处,例如在带通滤波器14的形状为圆形板状的情况下,若为了实现带通滤波器14的高精度的定位,以带通滤波器14的侧面14c与侧壁5的内表面5a的距离变小的方式使带通滤波器14大径化,则产生如下问题。即,通过粘结构件15,固定于光透过构件13的光出射面13b的带通滤波器14的光入射面14a的面积变大,因而产生于粘结构件15的气泡不易脱出。与此相对,若带通滤波器14的形状为四边形板状,则固定于光透过构件13的光出射面13b的带通滤波器14的光入射面14a的面积与例如带通滤波器14的形状为圆形板状的情况相比变小,因而产生于粘结构件15中的气泡容易自带通滤波器14的各侧面14c与侧壁5的内表面5a之间脱离,其结果,在粘结构件15的光的散射及折射等得以抑制。
再者,若光透过构件13的光出射面13b中与开口2a相对的区域以朝开口2a侧凹陷的方式变形,则可避免带通滤波器14的光入射面14a中光入射的区域物理接触于光透过构件13的光出射面13b,防止在该区域产生损伤。
另外,在光检测装置1D中,粘结构件15在自平行于线L的方向观察的情况下自带通滤波器14的外缘朝外侧突出,粘结构件15中自带通滤波器14的外缘朝外侧突出的部分接触于带通滤波器14的侧面14c。根据该结构,成为带通滤波器14被更可靠地固定的状态。
另外,在光检测装置1D中,平行于线L的方向上的粘结构件15的第2部分15b的厚度在接触于各侧面14c的中央部分的部分最大,在接触于带通滤波器14的各角部14d的部分最小。根据该结构,例如在粘结构件15的硬化时,可通过与带通滤波器14的各角部14d对应的部分而抑制在粘结构件15产生裂纹。但是,只要平行于线L的方向上的第2部分15b的厚度例如通过第2部分15b的表面呈凸曲面而随着自各侧面14c的中央部分靠近各角部14d而减少,则该第2部分15b的厚度也可在接触于各角部14d的部分不为最小。只要在接触于各角部14d的部分中该第2部分15b的厚度不成为最大,则可抑制在带通滤波器14的角部14d产生裂纹。
另外,在光检测装置1D中,在自平行于线L的方向观察的情况下,开口2a的形状为圆形状。根据该结构,入射至封装体2内的光的强度分布被均匀化。
另外,在光检测装置1D中,带通滤波器14的形状为四边形板状。根据该结构,可确保带通滤波器14对在封装体2的顶壁6的内表面6a的固定的稳定性,且有效抑制自封装体2对带通滤波器14造成的热影响。另外,在制造时在粘结构件15中产生的气泡更容易自带通滤波器14的各侧面14c与封装体2的侧壁5的内表面5a之间脱出,在粘结构件15的光的散射及衍射等得以抑制。再有,基于晶圆工艺的带通滤波器14的制造成本变得廉价。
另外,在光检测装置1D中,封装体2通过金属材料形成。根据该结构,由于可实现气密(hermetical)密封,因而封装体2的气密性例如与通过塑料形成的封装体2相比提高。其结果,无需用于应对收纳在封装体2的内部的各构成的湿度的处理,削减光检测装置1D的制造成本。另外,若封装体2通过金属材料形成,则由于封装体2的强度与例如通过塑料形成的封装体2相比提高,因而保护收纳在封装体2的内部的各构成免受来自外部的物理冲击的影响。另外,若封装体2通过金属材料形成,则电气屏蔽变得容易。再者,若封装体2通过金属材料形成,则封装体2的热传导率变高,但如上所述,相对于封装体2的侧壁5的形状为圆筒状,带通滤波器14的形状为四边形板状,因而带通滤波器14不易受到来自封装体2的热影响。
另外,在光检测装置1D中,法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较封装体2的开口2a的外缘更靠外侧,光透过构件13的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧。由此,可抑制由于开口2a处的光的入射角、开口2a处的衍射等而使光经由光透过构件13的侧面13c进入封装体2内而成为杂散光。另外,可抑制由于开口2a处的光的入射角、开口2a处的衍射等而成为杂散光的光入射至光检测器8。
关于抑制杂散光入射至光检测器8,更具体地进行说明。入射至封装体2的开口2a的光的一部分有可能由于开口2a处的光的入射角、开口2a的侧面及出射侧角部(开口2a的侧面与顶壁6的内表面6a交叉的角部)处的衍射等,而自光透过构件13的侧面13c出射至封装体2内。若这样的光在封装体2内多重反射且入射至光检测器8,则会作为由杂散光引起的噪声而显现于输出信号,并关系到光检测特性的劣化。特别是光透过构件13的侧面13c由于与光透过构件13的光入射面13a及光出射面13b相比为粗面的情况较多,因而自光透过构件13的侧面13c出射至封装体2内的光容易变为散射光而入射至光检测器8。与此相对,在光检测装置1D中,法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较封装体2的开口2a的外缘更靠外侧,光透过构件13的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧。另外,光透过构件13的外缘、即光透过构件13的侧面13c与封装体2的侧壁5的内表面5a接触。由此,与例如光透过构件13的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠内侧的情况相比,光透过构件13的侧面13c远离法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a及光检测器8。再有,光透过构件13的侧面13c与封装体2的侧壁5的内表面5a接触,且通过内表面5a覆盖。因此,杂散光向光检测器8的入射得以抑制,S/N比及分辨率提高。
另外,在光检测装置1D中,法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的外缘位于较光检测器8的外缘更靠外侧。开口2a的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的外缘更靠外侧。法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较开口2a的外缘更靠外侧。带通滤波器14的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧。由此,保证了经由开口2a及法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a入射至光检测器8的光透过了带通滤波器14。
另外,在光检测装置1D中,法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较光检测器8的外缘更靠外侧。由此,可抑制未透过法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光作为杂散光而入射至光检测器8。
另外,光检测装置1D具备光透过构件13。再有,在光检测装置1D中,光透过构件13的厚度T为法布里-珀罗干涉滤波器10与光透过构件13的距离D1乘以0.3后的值以上的值。由此,光透过构件13的热容量变大,另一方面,封装体2内的空间的体积变小,因而可谋求封装体2内的温度的均匀化。因此,带通滤波器14及法布里-珀罗干涉滤波器10等收纳在封装体2内的各部不易受到温度变化的影响。另外,由于光透过构件13相对地靠近法布里-珀罗干涉滤波器10,因而可抑制未透过法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光作为杂散光而入射至光检测器8。再者,在谋求封装体2内的温度的均匀化、及进一步抑制杂散光向光检测器8的入射时,厚度T更优选为距离D1乘以0.6后的值以上的值。
另外,在光检测装置1D中,光透过构件13的厚度T为法布里-珀罗干涉滤波器10与光透过构件8的距离D2以上的值。由此,光透过构件13的热容量变大,另一方面,封装体2内的空间的体积变小,因而可谋求封装体2内的温度的进一步均匀化。
另外,在光检测装置1D中,法布里-珀罗干涉滤波器10的各端子25、26与各引线接脚11通过导线12电连接。如上所述,在光检测装置1D中,法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较封装体2的开口2a的外缘更靠外侧,光透过构件13的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧。再有,光透过构件13的外缘、即光透过构件13的侧面13c与封装体2的侧壁5的内表面5a接触。即,光透过构件13覆盖封装体2的顶壁6的内表面6a的整面。因此,即使导线12弯曲,也可防止导线12与封装体2的顶壁6的内表面6a的接触。
关于防止导线12与封装体2的接触,更具体地进行说明。若导线12接触于由金属构成的封装体2,则用于控制法布里-珀罗干涉滤波器10的电信号也流过封装体2,使法布里-珀罗干涉滤波器10的控制变得困难。与此相对,即使导线12接触于由绝缘性材料构成的光透过构件13,用于控制法布里-珀罗干涉滤波器10的电信号也不会流过光透过构件13,可实现法布里-珀罗干涉滤波器10的高精度的控制。可防止导线12与封装体2的接触的上述结构是重要的。
另外,在光检测装置1D中,将硅基板应用于法布里-珀罗干涉滤波器10的基板21,将形成有光电转换区域的InGaAs基板应用于光检测器8,由此发挥如下作用及效果。具有形成有光电转换区域的InGaAs基板的光检测器8例如与具有较1200nm短的波长的光、及具有较2100nm长的波长的光相比,对具有1200nm以上2100nm以下的波长的光具有高的灵敏度。然而,若与具有较2100nm长的波长的光相比,该光检测器8对具有较1200nm短的波长的光也具有高的灵敏度。此处,硅基板与具有1200nm以上的波长的光相比,对具有较1200nm短的波长的光具有高的吸收性(也取决于硅基板的制造方法、厚度、杂质浓度,但特别是对具有较1100nm短的波长的光具有高的吸收性)。因此,通过上述结构,例如在应检测具有1200nm以上2100nm以下的波长的光的情况下,可使法布里-珀罗干涉滤波器10的硅基板作为高通滤波器而发挥功能,作为结果,通过与带通滤波器14的相乘效果,而能够可靠地抑制光检测器8检测出噪声光(具有较1200nm短(特别是较1100nm短)的波长的光、及较2100nm长的波长的光)。
另外,在光检测装置1D中,芯片状的法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘位于较封装体2的开口2a的外缘更靠外侧,光透过部100的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠外侧。由此,可抑制由于开口2a处的光的入射角、开口2a处的衍射等而使光经由光透过部100的侧面进入封装体2内而成为杂散光。另外,可抑制由于开口2a处的光的入射角、开口2a处的衍射等而成为杂散光的光入射至光检测器8。再有,与例如光透过部100的外缘位于较法布里-珀罗干涉滤波器10的外缘更靠内侧的情况相比,由于光透过部100的热容量、及光透过部100与封装体2的热连接面积变大,因而作为结果可谋求封装体2内的温度的均匀化。如上所述,在光检测装置1D中,光检测特性变高。
[第4实施方式]
[光检测装置的结构]
如图12及图13所示,光检测装置1E主要在粘结构件15以对应于带通滤波器14的各角部(通过邻接的侧面14c形成的角部)的方式配置的方面,与上述的光检测装置1D不同。
在光检测装置1E中,在带通滤波器14的各角部,粘结构件15的第1部分15a配置于带通滤波器14的光入射面14a中的角区域14e(光入射面14a中,包含通过邻接的侧面14c形成的角部的区域)。即,第1部分15a配置于彼此相对的光透过构件13的光出射面13b与带通滤波器14的角区域14e之间。在带通滤波器14的各角部,粘结构件15的第2部分15b在自平行于线L的方向观察的情况下自带通滤波器14的外缘朝外侧突出。第2部分15b到达至侧壁5的内表面5a,且接触于侧壁5的内表面5a。另外,第2部分15b接触于带通滤波器14的侧面14c。另外,第2部分15b覆盖带通滤波器14的光出射面14b中与角区域14e相对的区域。由此,成为带通滤波器14被更可靠地固定的状态。此时,由于带通滤波器14中角区域14e以距离开口2a最远的方式定位,因而覆盖光出射面14b中与角区域14e相对的区域的第2部分15b覆盖光出射面14b中与光透过区域10a相对的区域的可能性较低。另外,带通滤波器14的各角部中的粘结构件15彼此分离。这样,在光检测装置1E中,粘结构件15未配置于带通滤波器14的光入射面14a中除了角区域14e的区域,而配置于角区域14e。再者,即使在光检测装置1E中,粘结构件15也经由接合于顶壁6的内表面6a的光透过构件13,而将带通滤波器14固定于顶壁6的内表面6a。
在光检测装置1E中,也与上述的光检测装置1D同样,通过带通滤波器14而构成光透过部100。即,光透过部100包含使入射至法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光透过的带通滤波器14。
再者,若光透过构件13的光出射面13b中与开口2a相对的区域以朝开口2a侧凹陷的方式变形,则可避免带通滤波器14的光入射面14a中光入射的区域物理接触于光透过构件13的光出射面13b,防止在该区域产生损伤。再有,可防止以对应于带通滤波器14的各角部的方式配置的粘结构件15进入光透过构件13的光出射面13b中与开口2a相对的区域。其原因在于,包围光透过构件13的光出射面13b中与开口2a相对的区域的区域有突起的倾向。
[作用及效果]
如以上所说明的那样,根据光检测装置1E,可与上述的光检测装置1D同样,使带通滤波器14适当发挥功能。另外,在光检测装置1E中,与上述的光检测装置1D同样,光检测特性变高。
另外,光检测装置1E还具备以封挡开口2a的方式配置于顶壁6的内表面6a的光透过构件13,带通滤波器14通过粘结构件15而固定于光透过构件13的光出射面13b,粘结构件15未配置于与光透过构件13的光出射面13b相对的带通滤波器14的光入射面14a中除了角区域14e的区域,而配置于角区域14e。根据该结构,由于粘结构件15未配置于带通滤波器14的光入射面14a中除了角区域14e的区域,因而在粘结构件15的光的散射及衍射等更可靠地得以抑制。再有,根据该结构,由于设置有光透过构件13,因而封装体2的气密性提高。另外,带通滤波器14被固定于光透过构件13的光出射面13b,因而更不易受到来自封装体2的热影响。
另外,由于粘结构件15未配置于带通滤波器14的光入射面14a中除了角区域14e的区域,因而粘结构件15的使用量被削减。由此,残留在封装体2内的外部气体的量变少,外部气体对法布里-珀罗干涉滤波器10及光检测器8的受光面的附着量变少。因此,不易引起法布里-珀罗干涉滤波器10及光检测器8的光检测特性的变化及劣化等。
[第5实施方式]
[光检测装置的结构]
如图14及图15所示,光检测装置1F主要在不具备光透过构件13的方面与上述的光检测装置1D不同。
在光检测装置1F中,带通滤波器14通过粘结构件15而直接固定于顶壁6的内表面6a。即,在光检测装置1F中,粘结构件15未经由其他构件(接合于顶壁6的内表面6a的光透过构件13等),而将带通滤波器14固定于顶壁6的内表面6a。粘结构件15的第1部分15a配置于与顶壁6的内表面6a相对的带通滤波器14的光入射面14a中除了与开口2a相对的相对区域14f的区域。即,第1部分15a配置于彼此相对的顶壁6的内表面6a与该区域(即,带通滤波器14的光入射面14a中除了相对区域14f的区域)之间。粘结构件15的第2部分15b在自平行于线L的方向观察的情况下自带通滤波器14的外缘朝外侧突出。第2部分15b到达至侧壁5的内表面5a,且接触于侧壁5的内表面5a。另外,第2部分15b接触于带通滤波器14的侧面14c。
在光检测装置1F中,也与上述的光检测装置1D同样,通过带通滤波器14而构成光透过部100。即,光透过部100包含使入射至法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光透过的带通滤波器14。
[作用及效果]
如以上所说明的那样,根据光检测装置1F,可与上述的光检测装置1D同样,使带通滤波器14适当发挥功能。另外,在光检测装置1F中,与上述的光检测装置1D同样,光检测特性变高。
另外,在光检测装置1F中,带通滤波器14通过粘结构件15而固定于顶壁6的内表面6a,粘结构件15配置于与顶壁6的内表面6a相对的带通滤波器14的光入射面14a中除了与开口2a相对的相对区域14f的区域。根据该结构,由于粘结构件15配置于带通滤波器14的光入射面14a中除了与开口2a相对的相对区域14f的区域,因而成为带通滤波器14被可靠地固定于顶壁6的内表面6a的状态。另外,即使在制造时在粘结构件15中产生气泡,也由于该气泡不仅容易自带通滤波器14的各侧面14c与侧壁5的内表面5a之间也容易自开口2a脱出,因而在粘结构件15的光的散射及衍射等得以抑制。
[第6实施方式]
[光检测装置的结构]
如图16及图17所示,光检测装置1G主要在不具备光透过构件13的方面与上述的光检测装置1E不同。
在光检测装置1G中,带通滤波器14通过粘结构件15而直接固定于顶壁6的内表面6a。即,在光检测装置1G中,粘结构件15未经由其他构件(接合于顶壁6的内表面6a的光透过构件13等),而将带通滤波器14固定于顶壁6的内表面6a。在带通滤波器14的各角部,粘结构件15的第1部分15a配置于带通滤波器14的光入射面14a中的角区域14e。即,第1部分15a配置于彼此相对的顶壁6的内表面6a与带通滤波器14的角区域14e之间。在带通滤波器14的各角部,粘结构件15的第2部分15b在自平行于线L的方向观察的情况下自带通滤波器14的外缘朝外侧突出。第2部分15b到达至侧壁5的内表面5a,且接触于侧壁5的内表面5a。另外,第2部分15b接触于带通滤波器14的侧面14c。另外,第2部分15b覆盖带通滤波器14的光出射面14b中与角区域14e相对的区域。由此,成为带通滤波器14被更可靠地固定的状态。此时,由于带通滤波器14中角区域14e以距离开口2a最远的方式定位,因而覆盖光出射面14b中与角区域14e相对的区域的第2部分15b覆盖光出射面14b中与光透过区域10a相对的区域的可能性较低。另外,带通滤波器14的各角部中的粘结构件15彼此分离。这样,在光检测装置1G中,粘结构件15未配置于带通滤波器14的光入射面14a中除了角区域14e的区域,而配置于角区域14e。
在光检测装置1G中,也与上述的光检测装置1D同样,通过带通滤波器14而构成光透过部100。即,光透过部100包含使入射至法布里-珀罗干涉滤波器10的光透过区域10a的光透过的带通滤波器14。
[作用及效果]
如以上所说明的那样,根据光检测装置1G,可与上述的光检测装置1D同样,使带通滤波器14适当发挥功能。另外,在光检测装置1G中,与上述的光检测装置1D同样,光检测特性变高。
另外,在光检测装置1G中,带通滤波器14通过粘结构件15而固定于顶壁6的内表面6a,粘结构件15未配置于与顶壁6的内表面6a相对的带通滤波器14的光入射面14a中除了角区域14e的区域,而配置于角区域14e。根据该结构,由于粘结构件15未配置于带通滤波器14的光入射面14a中除了角区域14e的区域,因而在粘结构件15处光的散射及衍射等更可靠地得以抑制。
[变形例]
以上,说明了本发明的第3实施方式、第4实施方式、第5实施方式及第6实施方式,但本发明的一个方式并不限定于上述各实施方式。例如,对于各构成的材料及形状而言,并不限定于上述的材料及形状,而可采用各种材料及形状。
另外,在各实施方式中,粘结构件15也可在自平行于线L的方向观察的情况下不自带通滤波器14的外缘朝外侧突出。另外,在各实施方式中,粘结构件15中自带通滤波器14的外缘朝外侧突出的第2部分15b也可不到达至侧壁5的内表面5a,而与侧壁5的内表面5a分离。例如,在粘结构件15的材料为光透过性树脂的情况下,从提高带通滤波器14相对于顶壁6的内表面6a的固定强度的观点出发,第2部分15b优选为到达至侧壁5的内表面5a。然而,例如,在粘结构件15的材料为低熔点玻璃、或硬度较大的树脂的情况,从防止由于自侧壁5对粘结构件15作用应力而在粘结构件15产生裂纹的观点出发,第2部分15b优选为不到达至侧壁5的内表面5a。
另外,在第3实施方式及第5实施方式中,根据粘结构件15的粘度,平行于线L的方向上的粘结构件15的第2部分15b的厚度也可在接触于侧壁5的内表面5a的部分变为最大。由此,例如在粘结构件15的硬化时,可通过与带通滤波器14的各角部14d对应的部分而抑制在粘结构件15产生裂纹。另外,防止粘结构件15向带通滤波器14的光出射面14b上回绕。
另外,在第4实施方式、第5实施方式及第6实施方式中,由于在线L上与开口2a相对的区域,未配置粘结构件15,因而粘结构件15的材料也可以为不使光透过的材料。
另外,在第6实施方式中,也可在通过配置于角区域14e的粘结构件15而将带通滤波器14固定于顶壁6的内表面6a后,在自平行于线L的方向观察的情况下,自带通滤波器14的外缘中未配置粘结构件15的区域,对顶壁6的内表面6a与带通滤波器14的光入射面14a之间进一步填充粘结构件15。再者,此时,使粘结构件15不进入带通滤波器14的光入射面14a中与开口2a相对的相对区域。
另外,带通滤波器14的形状并不限定于四边形板状,只要为多边形板状即可。在该情况下,也成为通过各角部而将带通滤波器14高精度地定位的状态,另外,带通滤波器14不易受来自封装体2的热影响。由此,在带通滤波器14的形状为多边形板状的情况下,也可使带通滤波器14适当发挥功能。
另外,存在如下情况:根据作为光检测器8而使用的受光元件的种类,带通滤波器14不仅截止出现于短波长侧的3次光以后的多次光,还需要截止出现于长波长(例如,a=1)侧的光。即,在用于关于A次光(a=A)取得分光光谱的光检测装置中,存在需要截止出现于短波长侧的高次光(a>A)、及出现于长波长侧的低次光(a<A)的两者的情况。
另外,封装体2并不限定于上述CAN封装体,只要为如下封装体即可。即,封装体2只要为具有形成有开口2a的第1壁部、隔着法布里-珀罗干涉滤波器10、带通滤波器14及光检测器8而与第1壁部相对的第2壁部、以及包围法布里-珀罗干涉滤波器10、带通滤波器14及光检测器8的圆筒状的侧壁部的封装体即可。
符号的说明
1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G…光检测装置、2…封装体、2a…开口、3…底座(第2壁部)、5…侧壁(侧壁部)、6…顶壁(第1壁部)、6a…内表面、8…光检测器、10…法布里-珀罗干涉滤波器、10a…光透过区域、11…引线接脚、12…导线、13…光透过构件、13b…光出射面(内表面)、14…带通滤波器、14a…光入射面、14c…侧面、14e…角区域、14f…相对区域、15…粘结构件、35…第1镜、36…第2镜、L…线。
Claims (16)
1.一种光检测装置,其特征在于,
具备:
法布里-珀罗干涉滤波器,其具有相互的距离为可变的第1镜及第2镜,且在规定的线上设置有使与所述第1镜与所述第2镜的距离相应的光透过的光透过区域;
光检测器,其在所述线上配置于所述法布里-珀罗干涉滤波器的第1侧,且检测透过所述光透过区域的光;
封装体,其具有在所述线上位于所述法布里-珀罗干涉滤波器的第2侧的开口,收纳所述法布里-珀罗干涉滤波器及所述光检测器;及
光透过部,其配置于所述封装体内,以封挡所述开口的方式配置于所述封装体的内表面,且包含使入射至所述光透过区域的光透过的带通滤波器,
自平行于所述线的方向观察的情况下,所述法布里-珀罗干涉滤波器的外缘位于较所述开口的外缘更靠近外侧的位置,所述光透过部的外缘位于较所述法布里-珀罗干涉滤波器的所述外缘更靠近外侧的位置,
所述光透过部还包含设置有所述带通滤波器的光透过构件,
所述光透过构件的厚度为所述法布里-珀罗干涉滤波器与所述光检测器的距离以上的值。
2.如权利要求1所述的光检测装置,其特征在于,
自平行于所述线的方向观察的情况下,所述光透过构件的外缘位于较所述法布里-珀罗干涉滤波器的所述外缘更靠近外侧的位置。
3.如权利要求2所述的光检测装置,其特征在于,
自平行于所述线的方向观察的情况下,所述带通滤波器的外缘位于较所述法布里-珀罗干涉滤波器的所述外缘更靠近外侧的位置。
4.如权利要求2或3所述的光检测装置,其特征在于,
所述光透过构件的厚度为所述法布里-珀罗干涉滤波器与所述光透过构件的距离乘以0.5后的值以上的值。
5.如权利要求2至4中任一项所述的光检测装置,其特征在于,
所述法布里-珀罗干涉滤波器具有支撑所述第1镜及所述第2镜的硅基板,
所述光检测器具有形成有光电转换区域的InGaAs基板。
6.如权利要求2至5中任一项所述的光检测装置,其特征在于,
所述带通滤波器设置于所述光透过构件的光出射面。
7.如权利要求2至6中任一项所述的光检测装置,其特征在于,
还具备:
引线接脚,其贯通所述封装体;及
导线,其将所述法布里-珀罗干涉滤波器的端子与所述引线接脚电连接。
8.如权利要求1所述的光检测装置,其特征在于,
还具备粘结构件,
所述带通滤波器的形状为多边形板状,
所述封装体具有:形成有所述开口的第1壁部;隔着所述法布里-珀罗干涉滤波器、所述带通滤波器及所述光检测器而与所述第1壁部相对的第2壁部;以及包围所述法布里-珀罗干涉滤波器、所述带通滤波器及所述光检测器的圆筒状的侧壁部,
所述粘结构件相对于所述第1壁部的内表面固定所述带通滤波器,
自平行于所述线的方向观察的情况下,所述带通滤波器的外缘位于较所述法布里-珀罗干涉滤波器的所述外缘更靠近外侧的位置。
9.如权利要求8所述的光检测装置,其特征在于,
还具备以封挡所述开口的方式配置于所述第1壁部的所述内表面的光透过构件,
所述带通滤波器通过所述粘结构件而固定于所述光透过构件的内表面,
所述粘结构件配置于与所述光透过构件的所述内表面相对的所述带通滤波器的光入射面的整个区域。
10.如权利要求8所述的光检测装置,其特征在于,
还具备以封挡所述开口的方式配置于所述第1壁部的所述内表面的光透过构件,
所述带通滤波器通过所述粘结构件而固定于所述光透过构件的内表面,
所述粘结构件未配置于与所述光透过构件的所述内表面相对的所述带通滤波器的光入射面中除了角区域的区域,而配置于所述角区域。
11.如权利要求8所述的光检测装置,其特征在于,
所述带通滤波器通过所述粘结构件而固定于所述第1壁部的所述内表面,
所述粘结构件配置于与所述第1壁部的所述内表面相对的所述带通滤波器的光入射面中除了与所述开口相对的相对区域的区域。
12.如权利要求8所述的光检测装置,其特征在于,
所述带通滤波器通过所述粘结构件而固定于所述第1壁部的所述内表面,
所述粘结构件未配置于与所述第1壁部的所述内表面相对的所述带通滤波器的光入射面中除了角区域的区域,而配置于所述角区域。
13.如权利要求9至12中任一项所述的光检测装置,其特征在于,
所述粘结构件在自平行于所述线的方向观察的情况下,自所述带通滤波器的所述外缘朝外侧突出,
所述粘结构件中自所述带通滤波器的所述外缘朝外侧突出的部分与所述带通滤波器的侧面接触。
14.如权利要求8至13中任一项所述的光检测装置,其特征在于,
在自平行于所述线的方向观察的情况下,所述开口的形状为圆形状。
15.如权利要求8至14中任一项所述的光检测装置,其特征在于,
所述带通滤波器的形状为四边形板状。
16.如权利要求8至15中任一项所述的光检测装置,其特征在于,
所述封装体由金属材料形成。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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