DE102017208207A1 - A microspectrum module, method of making a microspectrum module, and method of adjusting a mirror pitch of an optical cavity of a microspectrum module - Google Patents
A microspectrum module, method of making a microspectrum module, and method of adjusting a mirror pitch of an optical cavity of a microspectrum module Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017208207A1 DE102017208207A1 DE102017208207.0A DE102017208207A DE102017208207A1 DE 102017208207 A1 DE102017208207 A1 DE 102017208207A1 DE 102017208207 A DE102017208207 A DE 102017208207A DE 102017208207 A1 DE102017208207 A1 DE 102017208207A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- mirror
- mirror element
- curvature
- module
- actuator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 68
- 238000002381 microspectrum Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 abstract 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0256—Compact construction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0256—Compact construction
- G01J3/0259—Monolithic
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/027—Control of working procedures of a spectrometer; Failure detection; Bandwidth calculation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0275—Details making use of sensor-related data, e.g. for identification of sensor parts or optical elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0289—Field-of-view determination; Aiming or pointing of a spectrometer; Adjusting alignment; Encoding angular position; Size of measurement area; Position tracking
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Mikrospektrometermodul (200) bestehend aus einem optischen Resonator (202) mit zumindest einem ersten Spiegelelement (204) und einem gegenüber dem ersten Spiegelelement (204) beabstandet angeordneten zweiten Spiegelelement (206). Zumindest eines der Spiegelelemente (204, 206) ist in einem Lichteinfallsbereich (218) des optischen Resonators (202) gekrümmt und/oder krümmbar ausgestaltet. Das Mikrospektrometermodul (200) umfasst zudem ein optisches Element (226) zum Lenken von Licht auf den Lichteinfallsbereich (218). The invention relates to a microsphere telemetry module (200) comprising an optical resonator (202) with at least one first mirror element (204) and a second mirror element (206) arranged at a distance from the first mirror element (204). At least one of the mirror elements (204, 206) is curved and / or bent in a light incidence region (218) of the optical resonator (202). The microspectrum module (200) further includes an optical element (226) for directing light to the light incident region (218).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims. The subject of the present invention is also a computer program.
Herkömmliche mikromechanische Fabry-Perot-Interferometer bestehen in der Regel aus zwei Spiegelelementen, die auf einem Substrat, gegebenenfalls über einem Durchgangsloch, angeordnet sind, wie dies beispielsweise in der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Mikrospektrometermodul, ein Verfahren zum Herstellen eines Mikrospektrometermoduls, ein Verfahren zum Einstellen eines Spiegelabstands eines optischen Resonators eines Mikrospektrometermoduls, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, with the approach presented here, a microspectrum module, a method for producing a microspectrum module, a method for adjusting a mirror spacing of an optical resonator of a microspectrum module, furthermore a device using this method, and finally a corresponding computer program according to the main claims are presented. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.
Es wird ein Mikrospektrometermodul mit folgenden Merkmalen vorgestellt:
- einem optischen Resonator mit zumindest einem ersten Spiegelelement und
- einem gegenüber dem ersten Spiegelelement beabstandet angeordneten zweiten Spiegelelement, wobei das erste Spiegelelement und/oder das zweite Spiegelelement in einem Lichteinfallsbereich des optischen Resonators gekrümmt und/oder krümmbar ausgestaltet ist; und
- zumindest einem optischen Element zum Lenken von Licht auf den Lichteinfallsbereich.
- an optical resonator having at least a first mirror element and
- a second mirror element arranged at a distance from the first mirror element, the first mirror element and / or the second mirror element being curved and / or curved in a light incidence region of the optical resonator; and
- at least one optical element for directing light to the light incidence area.
Unter einem Mikrospektrometermodul kann ein miniaturisiertes Modul zur Analyse der spektralen Zusammensetzung von Licht mittels eines optischen Resonators verstanden werden. Bei dem optischen Resonator kann es sich beispielsweise um einen Fabry-Perot-Resonator bestehend aus zwei einander gegenüberliegend und zueinander beabstandet angeordneten teildurchlässigen Spiegelelementen handeln. Unter einem optischen Element kann beispielsweise eine Linse oder ein Reflektor verstanden werden. Durch das optische Element kann die Lichtausbeute des Mikrospektrometermoduls erhöht werden. Ferner ist durch die Anordnung aus Spiegelelementen und optischen Element eine Begrenzung der spektralen Bandbreite des optischen Resonators möglich. Der Spiegelabstand, auch Kavitätslänge genannt, kann beispielsweise mittels des Aktors variierbar sein. Der optische Resonator kann somit eine mittels des Aktors durchstimmbare Kavitätslänge aufweisen.A micro-spectrometer module can be understood as a miniaturized module for analyzing the spectral composition of light by means of an optical resonator. The optical resonator may, for example, be a Fabry-Perot resonator consisting of two partially transparent mirror elements arranged opposite one another and spaced apart from one another. By an optical element, for example, a lens or a reflector can be understood. By the optical element, the light output of the Microspectrum module can be increased. Furthermore, a limitation of the spectral bandwidth of the optical resonator is possible by the arrangement of mirror elements and optical element. The mirror distance, also called cavity length, can be varied, for example, by means of the actuator. The optical resonator can thus have a cavity length tunable by means of the actuator.
Somit kann das Mikrospektrometermodul optional einen Aktor zum Ändern einer Krümmung des ersten Spiegelelements und/oder einer Krümmung des zweiten Spiegelelements, beispielsweise abhängig vom Spiegelabstand umfassen. Unter einem Aktor kann eine Aktoreinrichtung aus einem oder mehreren Aktorelementen, etwa elektrostatischen oder piezoelektrischen Aktorelementen, verstanden werden. Beispielsweise kann der Aktor ein Aktorelement zum Ändern des Spiegelabstands und zumindest ein weiteres Aktorelement zum Ändern der Krümmung zumindest eines der beiden Spiegelelemente oder einer Krümmungsdifferenz zwischen beiden Spiegelelementen aufweisen.Thus, the microspectrum module may optionally include an actuator for changing a curvature of the first mirror element and / or a curvature of the second mirror element, for example, depending on the mirror distance. An actuator may be understood to mean an actuator device comprising one or more actuator elements, such as electrostatic or piezoelectric actuator elements. For example, the actuator may have an actuator element for changing the mirror spacing and at least one further actuator element for changing the curvature of at least one of the two mirror elements or a curvature difference between the two mirror elements.
Ferner kann das Mikrospektrometermodul optional einen Abstandssensor zum Messen eines Spiegelabstands zwischen dem ersten Spiegelelement und dem zweiten Spiegelelement umfassen. Unter einem Abstandssensor kann eine Sensoreinrichtung aus zumindest einem Sensorelement, etwa einem kapazitiven Sensorelement, verstanden werden. Je nach Ausführungsform kann der Aktor oder, zusätzlich oder alternativ, der Abstandssensor in zumindest eines der beiden Spiegelelemente integriert sein.Further, the microspectrum module may optionally include a distance sensor for measuring a mirror spacing between the first mirror element and the second mirror element. A distance sensor can be understood to mean a sensor device comprising at least one sensor element, for example a capacitive sensor element. Depending on the embodiment, the actuator or, additionally or alternatively, the distance sensor may be integrated in at least one of the two mirror elements.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Mikrospektrometermodul mit gekrümmten oder krümmbaren Spiegeln ausgeführt sein, wobei eine jeweilige Krümmung der Spiegel mittels einer geeigneten Aktoreinrichtung abhängig von einem jeweiligen Abstand der Spiegel zueinander bzw. zu einem Detektor des Mikrospektrometermoduls variierbar sein kann. Zusätzlich kann das Mikrospektrometermodul beispielsweise ein dem Detektor vorgelagertes optisches Element wie etwa eine Linse umfassen. Durch Einstellen eines jeweiligen Krümmungsradius in Abhängigkeit vom Spiegelabstand kann eine geometrische Interferometer-Spiegelkontur erzeugt werden, die auf Gegebenheiten des optischen Pfades, d. h. auf örtliche Variationen eines Lichteinfallswinkels, abgestimmt ist und nur bestimmte Wellenlängen filtert. Vorteilhaftweise kann durch das vorgeschaltete optische Element die Apertur des optischen Pfades erhöht werden, ohne dass die nutzbare Filterfläche des Interferometers erhöht werden muss.According to one embodiment, a microspectrum module can be embodied with curved or bendable mirrors, wherein a respective curvature of the mirrors can be variable by means of a suitable actuator device as a function of a respective distance of the mirrors from each other or to a detector of the microspectrum module. In addition, the microspectrum module may, for example, comprise an optical element, such as a lens, upstream of the detector. By setting a respective radius of curvature as a function of the mirror spacing, it is possible to produce a geometrical interferometer mirror contour which is based on conditions of the optical path, ie. H. to local variations of a light incidence angle, tuned and only filters certain wavelengths. Advantageously, the aperture of the optical path can be increased by the upstream optical element, without having to increase the usable filter area of the interferometer.
Somit kann durch den hier vorgestellten Ansatz eine sehr kompakte Bauform des Mikrospektrometermoduls und dessen elektronischer Komponenten, wie etwa Fabry-Perot-Interferometer und Detektor, bei gleichzeitig hoher Lichtausbeute des Detektorpfades erreicht werden. Beispielsweise können der optische Resonator und der Detektor ohne zusätzliche Abstandshalter übereinander auf das gleiche Substrat gebaut werden. Durch die Verbesserung der Lichtausbeute kann wiederum der Energiebedarf des Mikrospektrometermoduls reduziert werden. Durch die Minimierung von Fabry-Perot-Interferometer und Detektor wird somit eine kostenoptimale Konfiguration des Mikrospektrometermoduls ermöglicht.Thus, through the approach presented here, a very compact design of the microspectrum module and its electronic components, such as Fabry-Perot interferometer and detector, can be achieved with simultaneously high light output of the detector path. For example, the optical resonator and the detector can be built on top of each other on the same substrate without additional spacers. By improving the light yield, in turn, the energy requirement of the microspectrum module can be reduced. By minimizing the Fabry-Perot interferometer and detector, a cost-optimal configuration of the microspectrum module is thus made possible.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Aktor ausgebildet sein, um den Spiegelabstand zu ändern. Dadurch kann die Kavitätslänge des optischen Resonators durchgestimmt werden.According to one embodiment, the actuator may be configured to change the mirror spacing. As a result, the cavity length of the optical resonator can be tuned.
Es ist vorteilhaft, wenn das erste Spiegelelement im Lichteinfallsbereich eine kugelflächenförmige erste Auswölbung aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann das zweite Spiegelelement im Lichteinfallsbereich eine kugelflächenförmige zweite Auswölbung aufweisen. Dementsprechend kann der Aktor ausgebildet sein, um eine Krümmung der ersten Auswölbung oder eine Krümmung der zweiten Auswölbung abhängig vom Spiegelabstand zu ändern. Dadurch kann das Mikrospektrometermodul mit verhältnismäßig geringem Kostenaufwand gefertigt werden.It is advantageous if the first mirror element in the light incidence region has a spherical surface-shaped first bulge. Additionally or alternatively, the second mirror element in the light incidence region may have a spherical surface-shaped second bulge. Accordingly, the actuator may be configured to change a curvature of the first protrusion or a curvature of the second protrusion depending on the mirror distance. As a result, the microspectrum module can be manufactured at relatively low cost.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die erste Auswölbung und die zweite Auswölbung einander gegenüberliegend angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ können die beiden Auswölbungen eine gemeinsame Krümmungsrichtung aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine der beiden Auswölbungen entgegen einer Lichteinfallsrichtung, in der das Licht auf den Lichteinfallsbereich fällt, ausgewölbt sein. Dadurch ist es möglich, das über den Lichteinfallsbereich einfallende Licht bei hoher Lichtausbeute und konstanter spektraler Bandbreite durch den optischen Resonator zu lenken, beispielsweise auch auf einen dem Resonator nachgeschalteten Detektor.According to a further embodiment, the first bulge and the second bulge may be arranged opposite one another. Additionally or alternatively, the two bulges may have a common direction of curvature. For example, at least one of the two bulges may be bulged against a light incidence direction in which the light falls on the light incidence area. This makes it possible to direct the light incident on the light incidence region at high light output and constant spectral bandwidth through the optical resonator, for example also to a resonator downstream of the detector.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das erste Spiegelelement im Lichteinfallsbereich eine Krümmungsstruktur aus einer Mehrzahl von relativ zueinander beweglichen Segmenten, oder anders ausgedrückt, eine durch eine Mehrzahl konzentrisch angeordneter bogenförmiger Öffnungen gebildete Krümmungsstruktur aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann das zweite Spiegelelement im Lichteinfallsbereich eine Krümmungsstruktur aus einer Mehrzahl von relativ zueinander beweglichen Segmenten, oder anders ausgedrückt, eine durch eine Mehrzahl konzentrisch angeordneter bogenförmiger Öffnungen gebildete Krümmungsstruktur aufweisen. Dabei kann der Aktor ausgebildet sein, um zum Ändern der Krümmung des ersten Spiegelelements die Krümmungsstruktur des ersten Spiegelelements zu verformen und zusätzlich oder alternativ zum Ändern der Krümmung des zweiten Spiegelelements die Krümmungsstruktur des zweiten Spiegelelements zu verformen. Dadurch kann die Krümmung oder Krümmbarkeit der Spiegelelemente mit geringem Herstellungsaufwand realisiert werden.According to a further embodiment, the first mirror element in the light incidence region may have a curvature structure made up of a plurality of relatively movable segments, or in other words, a curvature structure formed by a plurality of concentrically arranged arcuate openings. Additionally or alternatively, the second mirror element in the light incidence region may have a curvature structure made up of a plurality of relatively movable segments, or in other words, a curvature structure formed by a plurality of concentrically arranged arcuate openings. In this case, the actuator can be designed to deform the curvature structure of the first mirror element to change the curvature of the first mirror element and additionally or alternatively to change the curvature of the second mirror element to deform the curvature structure of the second mirror element. As a result, the curvature or curvature of the mirror elements can be realized with low production costs.
Der optische Resonator kann beispielsweise als Fabry-Perot-Resonator ausgeführt sein. Dadurch kann die spektrale Zusammensetzung des einfallenden Lichts effizient und genau gemessen werden.The optical resonator can be designed, for example, as a Fabry-Perot resonator. Thereby, the spectral composition of the incident light can be measured efficiently and accurately.
Das Mikrospektrometermodul kann gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Lichtquelle zum Anstrahlen eines mittels des Mikrospektrometermoduls zu analysierenden Objekts oder, zusätzlich oder alternativ, einen Detektor zum Detektieren von durch den optischen Resonator gefiltertem Licht aufweisen. Unter einem Detektor kann ein Lichtsensor, etwa in Form eines CCD- oder CMOS-Sensors, einer Fotodiode oder eines Fototransistors, verstanden werden. Unter einer Lichtquelle kann eine breitbandige Lichtquelle verstanden werden. Bei der Lichtquelle kann es sich beispielsweise auch um eine (Nah-)Infrarotlichtquelle handeln. Durch diese Ausführungsform kann der Funktionsumfang des Mikrospektrometermoduls ohne nennenswerte Vergrößerung der Bauform erweitert werden.The microspectrum module according to another embodiment may comprise a light source for illuminating an object to be analyzed by means of the microspectrum module or, additionally or alternatively, a detector for detecting light filtered by the optical resonator. A detector may be understood to mean a light sensor, for example in the form of a CCD or CMOS sensor, a photodiode or a phototransistor. A light source can be understood as a broadband light source. The light source may, for example, also be a (near) infrared light source. By this embodiment, the range of functions of the microspectrum module can be extended without significant increase in the design.
Des Weiteren kann das Mikrospektrometermodul einen Bandpassvorfilter zum Vorfiltern von Licht aufweisen. Der Bandpassvorfilter kann dem Detektor in Bezug auf eine Lichteinfallsrichtung vorgeschaltet sein. Dadurch können unerwünschte Interferenzordnungen herausgefiltert werden.Furthermore, the microspectrum module may include a bandpass pre-filter for pre-filtering light. The bandpass pre-filter may be connected upstream of the detector with respect to a light incident direction. As a result, unwanted interference orders can be filtered out.
Das optische Element kann ferner ausgeformt sein, um das Licht auf den Detektor lenken. Unter einem optischen Element kann beispielsweise eine Linse oder ein Reflektor verstanden werden. Dadurch kann die Lichtausbeute des Mikrospektrometermoduls erhöht werden.The optical element may be further shaped to direct the light to the detector. By an optical element, for example, a lens or a reflector can be understood. As a result, the luminous efficacy of the microspectrum module can be increased.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der optische Resonator zwischen dem optischen Element und dem Detektor angeordnet sein. Dadurch kann das Mikrospektrometermodul besonders kompakt ausgeführt werden.According to a further embodiment, the optical resonator may be arranged between the optical element and the detector. As a result, the microspectrum module can be made particularly compact.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Mikrospektrometermoduls, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Anordnen eines ersten Spiegelelements und eines zweiten Spiegelelements an einem Substrat, um einen optischen Resonator zu bilden, wobei das erste Spiegelelement und das zweite Spiegelelement beabstandet einander gegenüberliegend angeordnet werden und das erste Spiegelelement und/oder das zweite Spiegelelement in einem Lichteinfallsbereich des optischen Resonators gekrümmt und/oder krümmbar ausgestaltet wird; und
- Integrieren eines Abstandssensors und eines Aktors in den optischen Resonator, wobei der Abstandssensor ausgebildet ist, um einen Spiegelabstand zwischen dem ersten Spiegelelement und dem zweiten Spiegelelement zu messen, und der Aktor ausgebildet ist, um eine Krümmung des ersten Spiegelelements und/oder eine Krümmung des zweiten Spiegelelements abhängig vom Spiegelabstand zu ändern.
- Zudem schafft der hier vorgestellte Ansatz ein Verfahren zum Einstellen eines Spiegelabstands eines optischen Resonators eines Mikrospektrometermoduls gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Empfangen eines von dem Abstandssensor bereitgestellten Messwerts, der den Spiegelabstand repräsentiert; und
- Ausgeben eines Ansteuersignals zum Ansteuern des Aktors unter Verwendung des Messwerts, um die Krümmung des ersten Spiegelelements und/oder die Krümmung des zweiten Spiegelelements abhängig vom Spiegelabstand zu ändern.
- Arranging a first mirror element and a second mirror element on a substrate to form an optical resonator, wherein the first mirror element and the second mirror element are spaced from each other and the first mirror element and / or the second mirror element is curved in a light incident region of the optical resonator and / or is designed bendable; and
- Integrating a distance sensor and an actuator in the optical resonator, wherein the distance sensor is adapted to measure a mirror distance between the first mirror element and the second mirror element, and the actuator is formed to a curvature of the first mirror element and / or a curvature of the second Mirror element to change depending on the mirror distance.
- In addition, the approach presented here provides a method for adjusting a mirror spacing of an optical resonator of a microspectrum module according to one of the preceding embodiments, the method comprising the following steps:
- Receiving a measurement provided by the distance sensor representing the mirror distance; and
- Outputting a drive signal for driving the actuator using the measured value to change the curvature of the first mirror element and / or the curvature of the second mirror element depending on the mirror spacing.
Diese Verfahren können beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.These methods can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also creates a device that is designed to perform the steps of a variant of a method presented here in appropriate facilities to drive or implement. Also by this embodiment of the invention in the form of a device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.
Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.For this purpose, the device may comprise at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading sensor signals from the sensor or for outputting data or control signals to the sensor Actuator and / or at least one communication interface for reading or outputting data embedded in a communication protocol. The arithmetic unit may be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the memory unit may be a flash memory, an EPROM or a magnetic memory unit. The communication interface can be designed to read or output data wirelessly and / or by line, wherein a communication interface that can read or output line-bound data, for example, electrically or optically read this data from a corresponding data transmission line or output in a corresponding data transmission line.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is used, especially when the program product or program is executed on a computer or a device.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines Spektrometers mit Fabry-Perot-Interferometer; -
2 eine schematische Darstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
3 eine schematische Darstellung eines Mikrospektrometermoduls aus2 ; -
4 eine schematische Darstellung von Herstellungsschritten zur Herstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
5 eine schematische Darstellung von Herstellungsschritten zur Herstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
6 eine schematische Darstellung von Herstellungsschritten zur Herstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
7 eine schematische Darstellung von Herstellungsschritten zur Herstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
8 eine schematische Darstellung von Herstellungsschritten zur Herstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
9 eine schematische Darstellung eines Spiegelelements mit einer Krümmungsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
10 eine schematische Darstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
11 eine schematische Darstellung eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
12 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
13 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel; und -
14 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen eines Spiegelabstands eines optischen Resonators eines Mikrospektrometermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 a schematic representation of a spectrometer with Fabry-Perot interferometer; -
2 a schematic representation of a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment; -
3 a schematic representation of a Microspectrum from2 ; -
4 a schematic representation of manufacturing steps for producing a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment; -
5 a schematic representation of manufacturing steps for producing a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment; -
6 a schematic representation of manufacturing steps for producing a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment; -
7 a schematic representation of manufacturing steps for producing a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment; -
8th a schematic representation of manufacturing steps for producing a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment; -
9 a schematic representation of a mirror element with a curvature structure according to an embodiment; -
10 a schematic representation of a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment; -
11 a schematic representation of a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment; -
12 a schematic representation of a device according to an embodiment; -
13 a flowchart of a method for manufacturing a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment; and -
14 a flowchart of a method for adjusting a mirror spacing of an optical resonator of a Mikrospektrometermoduls according to an embodiment.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.
Bei Fabry-Perot-Interferometern
Die Größe des Fabry-Perot-Interferometers
Des Weiteren umfasst das Mikrospektrometermodul
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Aktor
Optional umfasst das Mikrospektrometermodul
In
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Mikrospektrometermodul
Um das Fabry-Perot-Interferometer weiter zu verkleinern, wird das Fabry-Perot-Interferometer beispielsweise zwischen Linse und Detektor
In den
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Mikrospektrometermodul
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Lichtführung des Miniaturspektrometersystems Reflektoren oder Linsengeometrien, etwa in Form von kontinuierlichen Flächen oder Fresnel-Linsen.According to a further embodiment, the light guide of the miniature spectrometer system comprises reflectors or lens geometries, for example in the form of continuous surfaces or Fresnel lenses.
Das spektrale Element ist beispielsweise als ein mikromechanisches Fabry-Perot-Interferometer-Bauelement realisiert und umfasst mindestens ein Substrat sowie mindestens zwei durch einen Spalt voneinander beabstandete, übereinander angeordnete Spiegelelemente, deren örtliche Abstandsgeometrie beispielsweise entsprechend den jeweiligen Einfallwinkeln statisch oder variabel anpassbar ist.The spectral element is realized, for example, as a micromechanical Fabry-Perot interferometer component and comprises at least one substrate and at least two mirror elements spaced apart from one another by a gap whose local distance geometry can be statically or variably adapted, for example, according to the respective angles of incidence.
Je nach Ausführungsbeispiel ist das Mikrospektrometermodul mit einer exzentrischen oder konzentrischen Beleuchtungsanordnung realisiert, wobei die am Ort des Targets reflektierten Lichtstrahlen über das optische Element zum Fabry-Perot-Interferometer und von dort weiter zum Detektor geführt werden.Depending on the exemplary embodiment, the microspectrum module is realized with an eccentric or concentric illumination arrangement, wherein the light rays reflected at the location of the target are passed via the optical element to the Fabry-Perot interferometer and from there to the detector.
In einem Schritt
Somit zeigt
Die
In
In
Eine Variante des in
Die Durchgangsöffnungen
Zum Ändern der Krümmung der beiden Spiegelelemente
Wie anhand von
Beispielsweise werden die unterschiedlichen Abstandstrukturen der Krümmungsstrukturen
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes anhand der
Anhand der
Ein entsprechend ausgeführtes Fabry-Perot-Interferometer ist beispielsweise zum Schutz vor Partikeln gekapselt. Damit kann auch die Dämpfung des Systems eingestellt werden. Optional umfasst das Mikrospektrometermodul ein vorgelagertes optisches Element, beispielsweise eine Linse, das in den
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 5561523 [0002]US 5561523 [0002]
- US 6721098 [0002]US 6721098 [0002]
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017208207.0A DE102017208207A1 (en) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | A microspectrum module, method of making a microspectrum module, and method of adjusting a mirror pitch of an optical cavity of a microspectrum module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017208207.0A DE102017208207A1 (en) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | A microspectrum module, method of making a microspectrum module, and method of adjusting a mirror pitch of an optical cavity of a microspectrum module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017208207A1 true DE102017208207A1 (en) | 2018-11-22 |
Family
ID=64278285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017208207.0A Withdrawn DE102017208207A1 (en) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | A microspectrum module, method of making a microspectrum module, and method of adjusting a mirror pitch of an optical cavity of a microspectrum module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017208207A1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5022745A (en) * | 1989-09-07 | 1991-06-11 | Massachusetts Institute Of Technology | Electrostatically deformable single crystal dielectrically coated mirror |
US5142414A (en) * | 1991-04-22 | 1992-08-25 | Koehler Dale R | Electrically actuatable temporal tristimulus-color device |
US5561523A (en) | 1994-02-17 | 1996-10-01 | Vaisala Oy | Electrically tunable fabry-perot interferometer produced by surface micromechanical techniques for use in optical material analysis |
US20020031155A1 (en) * | 1998-06-26 | 2002-03-14 | Parviz Tayebati | Microelectromechanically tunable, confocal, vertical cavity surface emitting laser and fabry-perot filter |
US6424466B1 (en) * | 2001-05-02 | 2002-07-23 | Axsun Technologies, Inc | Dual cavity MEMS tunable Fabry-Perot filter |
US6538748B1 (en) * | 2000-04-14 | 2003-03-25 | Agilent Technologies, Inc | Tunable Fabry-Perot filters and lasers utilizing feedback to reduce frequency noise |
US6721098B2 (en) | 2000-12-22 | 2004-04-13 | Axsun Technologies, Inc. | Triple electrode MOEMS tunable filter and fabrication process therefor |
-
2017
- 2017-05-16 DE DE102017208207.0A patent/DE102017208207A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5022745A (en) * | 1989-09-07 | 1991-06-11 | Massachusetts Institute Of Technology | Electrostatically deformable single crystal dielectrically coated mirror |
US5142414A (en) * | 1991-04-22 | 1992-08-25 | Koehler Dale R | Electrically actuatable temporal tristimulus-color device |
US5561523A (en) | 1994-02-17 | 1996-10-01 | Vaisala Oy | Electrically tunable fabry-perot interferometer produced by surface micromechanical techniques for use in optical material analysis |
US20020031155A1 (en) * | 1998-06-26 | 2002-03-14 | Parviz Tayebati | Microelectromechanically tunable, confocal, vertical cavity surface emitting laser and fabry-perot filter |
US6538748B1 (en) * | 2000-04-14 | 2003-03-25 | Agilent Technologies, Inc | Tunable Fabry-Perot filters and lasers utilizing feedback to reduce frequency noise |
US6721098B2 (en) | 2000-12-22 | 2004-04-13 | Axsun Technologies, Inc. | Triple electrode MOEMS tunable filter and fabrication process therefor |
US6424466B1 (en) * | 2001-05-02 | 2002-07-23 | Axsun Technologies, Inc | Dual cavity MEMS tunable Fabry-Perot filter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2429176B1 (en) | Image processing device | |
EP1979769B1 (en) | Image detection system and method for producing at least one image detection system | |
DE102006039071B4 (en) | Optical filter and method for its production | |
DE3140217C2 (en) | ||
DE102014014983A1 (en) | Optical filter element for spectroscopic devices for converting spectral information into location information | |
DE102008020171A1 (en) | Optical sensor device | |
EP2226648A2 (en) | 3D image construction system with multispectral sensor | |
DE112012002652T5 (en) | imaging device | |
EP3781916A1 (en) | Interferometer and method for producing an interferometer | |
DE10325082B4 (en) | Photoelectric rotary encoder | |
DE102008027518B3 (en) | Mirror lens e.g. observation lens for use in e.g. spatial spectrometer in field monitoring, has four mirrors, where first and fourth mirrors are deformed to allow position of image plane of lens to remain unchanged in range of focus depth | |
EP3298459B1 (en) | Position sensor device and method for determining a position of at least one mirror of a lithography system | |
DE102013108800A1 (en) | Lighting device and method for generating a lighting field | |
DE102019204165A1 (en) | OPTICAL ARRANGEMENT AND LITHOGRAPH SYSTEM | |
DE102017208207A1 (en) | A microspectrum module, method of making a microspectrum module, and method of adjusting a mirror pitch of an optical cavity of a microspectrum module | |
EP0901611B1 (en) | Optical sensor for finding the angle of rotation of a rotary axis | |
DE102015108818B4 (en) | Arrangement for spectroscopy and method for producing the arrangement | |
DE102009052739A1 (en) | Measuring system for determining the position of a reflective optical component in a micro-lithography projection illumination facility has a unit as a source of light to measure rays | |
DE102018202777A1 (en) | Color sensor with microlenses comprising angle-selective structures | |
DE69429959T2 (en) | Optical system for a reflection measuring device with high sensitivity | |
WO2018228807A1 (en) | Filter device for an optical sensor | |
DE102019219151A1 (en) | Optical position measuring device | |
WO2020083875A1 (en) | Interferometer element, spectrometer and method for operating an interferometer | |
DE102017201139A1 (en) | Device for limiting an angle of incidence of light, method of making the same, and microspectrometer | |
DE102016226241A1 (en) | Interferometer component, method for producing an interferometer component and method for operating an interferometer component |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |