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Title:
INTERFEROMETER DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING AN INTERFEROMETER DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/234139
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an interferometer device (10), comprising: an interferometer unit (1), which has a base substrate (2), a Fabry-Perot unit (FPI) and a detector device (3); and a housing (G), which comprises a bottom plate (BP) and a cover structure (4), wherein: the cover structure (4) is arranged on the bottom plate (BP) and encloses a second cavity (K2) between the cover structure (4) and the bottom plate (BP); the bottom plate (BP) or the cover structure (4) comprises an opening (5), which is surrounded by side walls (5a), which extend perpendicularly to a surface of the bottom plate (BP) or the cover structure (4); and the interferometer unit (1) is arranged in the second cavity (K2) and in a light incidence direction (L) through the opening (5) such that the Fabry-Perot unit (FPI) of the interferometer unit (1) faces the opening (5).

Inventors:
SCHELLING CHRISTOPH (DE)
KNIES SONJA (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/063574
Publication Date:
November 26, 2020
Filing Date:
May 15, 2020
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
G01J3/02; G01J3/26
Domestic Patent References:
WO2017057372A12017-04-06
Foreign References:
EP3064912A12016-09-07
US20050111008A12005-05-26
DE102007041195A12008-03-27
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Claims:
Ansprüche

1. Interferometereinrichtung (10) umfassend

- eine Interferometereinheit (1) mit einem Basissubstrat (2), welches einen elektrischen Leiteranschluss (La) umfasst, mit einer Fabry-Perot-Einheit (FPI), welche auf dem Basissubstrat (2) angeordnet ist und eine erste Kavität (Kl) über dem Basissubstrat (2) bildet und mit dem elektrischen Leiteranschluss (La) verbunden ist, und mit einer Detektoreinrichtung (3), welche auf dem Basissubstrat (2) angeordnet ist und in der ersten Kavität (Kl) zwischen dem Basissubstrat (2) und der Interferometereinheit (1) angeordnet ist und mit dem elektrischen

Leiteranschluss (La) verbunden ist;

- ein Gehäuse (G) welches eine Bodenplatte (BP) und eine Deckelstruktur (4) umfasst, wobei die Deckelstruktur (4) auf der Bodenplatte (BP) angeordnet ist und eine zweite Kavität (K2) zwischen Deckelstruktur (4) und Bodenplatte (BP) einschließt, wobei die Bodenplatte (BP) oder die Deckelstruktur (4) eine Öffnung (5) umfasst, welche von Seitenwänden (5a) umgeben ist, die sich zu einer Oberfläche der Bodenplatte (BP) oder der Deckelstruktur (4) senkrecht erstrecken; und wobei die Interferometereinheit (1) in der zweiten Kavität (K2) und in einer

Lichteinfallsrichtung (L) durch die Öffnung (5) angeordnet ist, so dass die

Interferometereinheit (1) mit der Fabry-Perot-Einheit (FPI) der Öffnung (5) zugewandt ist.

2. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 1, welche zumindest eine

Filtereinrichtung (6) umfasst, welche die Öffnung (5) innerhalb oder außerhalb des Gehäuses überspannt.

3. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die

Filtereinrichtung (6) einen Spektralfilter (6a) für eine einfallende Strahlung und/oder ein winkelselektives Element (6b) umfasst.

4. Interferometereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Öffnung (5) in Draufsicht aus einer Lichteinfallsrichtung (L) einen runden oder kreisförmigen Querschnitt umfasst. 5. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 4, bei welcher die Öffnung (5) mit den Seitenwänden (5a) einen Zylinder bildet, welcher sich von der Bodenplatte (BP) oder von der Deckelstruktur (4) senkrecht weg erstreckt.

6. Interferometereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher das Basissubstrat (2) auf Kontaktstiften (ST) aufgesetzt ist, welche in der Bodenplatte (BP) oder der Deckelstruktur (4) befestigt sind.

7. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 6, bei welchem zumindest einer der Kontaktstifte (ST) elektrisch leitfähig ist oder eine elektrische Leiterbahn umfasst.

8. Interferometereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher die Interferometereinheit (1) eine Auswerteeinheit (7) umfasst, welche auf dem

Basissubstrat (2) angeordnet ist, wobei die Detektoreinrichtung (3) und die Fabry- Perot-Einheit (FPI) auf der Auswerteeinheit (7) angeordnet sind.

9. Interferometereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher die Detektoreinrichtung (3) und die Fabry-Perot-Einheit (FPI) mit einem elektrischen Leiteranschluss (La) des Basissubstrats (2) und/ oder einer Auswerteeinheit verbunden und elektrisch kontaktiert sind.

10. Interferometereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher die Seitenwände (5a) auf einer der Öffnung (5) zugewandten Seite eine

lichtabsorbierende Beschichtung (9) umfassen.

11. Interferometereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, soweit

rückbezogen auf Anspruch 3, bei welchem der Spektralfilter (6a) in lateraler

Richtung Bereiche mit unterschiedlicher Filterwirkung und/oder das winkelselektive Element (6b) in lateraler Richtung Bereiche mit unterschiedlicher winkelselektiver Wirkung aufweist.

12. Interferometereinrichtung (10) nach Anspruch 11, bei welcher die

Detektoreinrichtung (3) mehrere Detektorkanäle (3a) umfasst, welche jeweils nach den Bereichen unterschiedlicher Filterwirkung ausgerichtet sind und getrennt auslesbar sind.

13. Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung (10) umfassend die

Schritte:

Bereitstellen (Sla) eines Basissubstrats (2), welches zumindest einen elektrischen Leiteranschluss (La) umfasst;

Anordnen (Slb) einer Detektoreinrichtung (3) auf dem Basissubstrat (2);

Anordnen (Sic) einer Fabry-Perot-Einheit (FPI) auf dem Basissubstrat (2) derart, dass eine erste Kavität (Kl) über dem Basissubstrat (2) gebildet wird und sich die Detektoreinrichtung (3) in der ersten Kavität (Kl) zwischen dem

Basissubstrat (2) und der Fabry-Perot-Einheit (FPI) befindet, wobei das

Basissubstrat (2), die Detektoreinrichtung (3) und die Fabry-Perot-Einheit (FPI) eine Interferometereinheit (1) bilden;

Bereitstellen (S2a) einer Bodenplatte (BP) und einer Deckelstruktur (4) und Befestigen (S2b) der Deckelstruktur (4) auf der Bodenplatte (BP) derart, dass eine zweite Kavität (K2) zwischen Deckelstruktur (4) und Bodenplatte (BP)

eingeschlossen wird und beide ein Gehäuse (G) bilden, wobei die Bodenplatte (BP) oder die Deckelstruktur (4) eine Öffnung (5) umfasst, welche von Seitenwänden (5a) umgeben ist, die sich zu einer Oberfläche der Bodenplatte (BP) oder der

Deckelstruktur (4) senkrecht erstrecken; und wobei die Interferometereinheit (1) in der zweiten Kavität (K2) und in einer Lichteinfallsrichtung (L) durch die Öffnung (5) angeordnet wird, so dass die Interferometereinheit (1) mit der Fabry-Perot-Einheit (FPI) der Öffnung (5) zugewandt ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem die Interferometereinheit (1) mit dem

Basissubstrat (2) auf Kontaktstiften (6) befestigt wird, welche in der Bodenplatte (BP) oder der Deckelstruktur (4) befestigt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei welchem eine Filtereinrichtung (6)

innerhalb oder außerhalb des Gehäuses (G) auf der Öffnung (5), diese

überspannend, angeordnet wird.

Description:
Beschreibung

Titel

Interferometereinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer

Interferometereinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Interferometereinrichtung und ein

Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung.

Stand der Technik

Miniaturisierte Spektrometer mit Fabry-Perot-Interferometern (FPI) können als kompaktes Bauteil hergestellt sein und ein Gehäuse mit einem optischen Fenster umfassen, wobei üblicherweise ein Filter auf einer Innenseite mit einem Kleber fixiert sein kann. Im Inneren des Gehäuses kann ein Unterdrück oder sogar ein Vakuum vorherrschen und eine definierte Atmosphäre ausgeprägt sein, so dass im Betrieb möglichst keine Gasdämpfung auftritt und ein schnelles Verändern der Spiegelabstände im FPI (Durchstimmen über die Wellenlängen des zu transmittierenden oder zu filternden Lichts) möglich ist, um kurze Messzeiten zu erzielen. Bei Unterdrück kann allerdings eine Zugkraft auf die Klebeverbindung ausgelöst werden und die Robustheit des Spektrometers dadurch verringert sein.

In der WO 17057372 wird ein Detektoraufbau für ein miniaturisiertes

Spektrometer mit einem Fabry-Perot-Interferometer beschrieben, wobei ein Gehäuse ein optisches Fenster (light transmission unit) umfasst und dieses mit einer Bandpassfilterbeschichtung versehen sein kann und das Fenster auf einer Innenseite eines Metalldeckels mittels eines Klebers fixiert sein kann. Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft eine Interferometereinrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung nach

Anspruch 13.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorteile der Erfindung

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Interferometereinrichtung anzugeben, welche mittels weniger Komponenten ein kleinskaliges Bauelement, insbesondere ein Filterelement, mit geringer Bauhöhe und einer gegen Streulicht und Umwelteinflüsse abgeschirmten

Detektoreinrichtung ermöglicht. Durch ein robustes optisches Fenster kann ein Einfallslicht gefiltert und/oder der Einfallswinkel eingeschränkt werden.

Erfindungsgemäß umfasst die Interferometereinrichtung eine

Interferometereinheit mit einem Basissubstrat, welches einen elektrischen Leiteranschluss umfasst, mit einer Fabry-Perot-Einheit, welche auf dem

Basissubstrat angeordnet ist und eine erste Kavität über dem Basissubstrat bildet und mit dem elektrischen Leiteranschluss verbunden ist, und mit einer

Detektoreinrichtung, welche auf dem Basissubstrat angeordnet ist und in der ersten Kavität zwischen dem Basissubstrat und der Interferometereinheit angeordnet ist und mit dem elektrischen Leiteranschluss verbunden ist; ein Gehäuse welches eine Bodenplatte und eine Deckelstruktur umfasst, wobei die Deckelstruktur auf der Bodenplatte angeordnet ist und eine zweite Kavität zwischen Deckelstruktur und Bodenplatte einschließt, wobei die Bodenplatte oder die Deckelstruktur eine Öffnung umfasst, welche von Seitenwänden umgeben ist, die sich zu einer Oberfläche der Bodenplatte oder der

Deckelstruktur senkrecht erstrecken; und wobei die Interferometereinheit in der zweiten Kavität und in einer Lichteinfallsrichtung durch die Öffnung angeordnet ist, so dass die Interferometereinheit mit der Fabry-Perot-Einheit der Öffnung zugewandt ist. Das Basissubstrat kann vorteilhaft als Verdrahtungssubstrat ausgeformt werden.

Die erste Kavität unterhalb der Fabry-Perot-Einheit kann von den lateralen Seiten her gegen Außenlicht abgeschirmt sein und nur das von der

Interferometereinheit, welche als Filter für das Außenlicht wirken kann, transmittierte Licht in die erste Kavität durchlassen.

Durch die erfindungsgemäße Interferometereinrichtung kann ein möglichst kostengünstiges, aber dennoch leistungsfähiges Spektrometer

(Interferometereinrichtung) mit einer möglichst geringen Komponentenzahl sowie einer minimalen Anzahl an einfach/kostengünstig auszuführenden

Herstellungsschritten und einer dabei möglichst geringen Baugröße erzielt werden, welches sich noch durch einen verringerten oder vollständig

unterdrückten Einfall von ungefiltertem Streulicht, insbesondere von den lateralen Seiten her, auf den Detektor auszeichnen kann. Übliche Aufbauten nach dem Stand der Technik benötigen entweder sehr viele (teure) Komponenten oder (teure) Verfahrensschritte oder benötigen große Bauvolumina oder können Streulicht zulassen. Die Interferometereinrichtung kann als eine kleinskalige kompakte (Package) Detektoranordnung mit wenigen Komponenten hergestellt werden. Des Weiteren kann eine mechanisch robuste und größtenteils hermetische Abdichtung der Kavitäten über eine Deckelstruktur und ein

Fensterelement zum Verschluss einer optischen Öffnung erzielt werden.

Für ein Spektrometer ist es allgemein vorteilhaft, wenn der Einfallskegel des einfallenden Lichts eingeschränkt werden kann, was zu einer höheren Auflösung führen kann da schräg einfallende Strahlen abgeschirmt werden können. So können auch ungewollte Reflexionen verringert oder vermieden werden, welche an der Interferometereinheit vorbei auf den Detektor fallen könnten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst diese zumindest eine Filtereinrichtung, welche die Öffnung innerhalb oder außerhalb des Gehäuses überspannt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst die Filtereinrichtung einen Spektralfilter für eine einfallende Strahlung und/oder ein winkelselektives Element.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst die Öffnung in Draufsicht aus einer Lichteinfallsrichtung einen runden oder kreisförmigen Querschnitt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung bildet die Öffnung mit den Seitenwänden einen Zylinder, welcher sich von der

Bodenplatte oder von der Deckelstruktur senkrecht weg erstreckt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung ist das Basissubstrat auf Kontaktstiften aufgesetzt, welche in der Bodenplatte oder der Deckelstruktur befestigt sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung ist zumindest eine der Kontaktstifte elektrisch leitfähig oder umfasst eine elektrische Leiterbahn.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst die Interferometereinheit eine Auswerteeinheit, welche auf dem

Basissubstrat angeordnet ist, wobei die Detektoreinrichtung und die Fabry-Perot- Einheit auf der Auswerteeinheit angeordnet sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung sind die Detektoreinrichtung und die Fabry-Perot-Einheit mit einem elektrischen Leiteranschluss des Basissubstrats und/oder einer Auswerteeinheit verbunden und elektrisch kontaktiert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfassen die Seitenwände auf einer der Öffnung zugewandten Seite eine lichtabsorbierende Beschichtung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung weist der Spektralfilter in lateraler Richtung Bereiche mit unterschiedlicher

Filterwirkung und/oder das winkelselektive Element in lateraler Richtung

Bereiche mit unterschiedlicher winkelselektiver Wirkung auf.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst die Detektoreinrichtung mehrere Detektorkanäle, welche jeweils nach den Bereichen unterschiedlicher Filterwirkung ausgerichtet sind und getrennt auslesbar sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst die Interferometereinheit ein Fabry-Perot-Interferometer.

Das Fabry-Perot-Interferometer kann für bestimmte Spiegelabstände der Spiegel im Fabry-Perot-Interferometer nur Licht einer bestimmten Wellenlänge transmittieren. Durch die direkte Anordnung des Fabry-Perot-Interferometers und/oder der Detektoreinrichtung oder zumindest des Fabry-Perot- Interferometers auf dem Basissubstrat kann die Bauhöhe der

Interferometereinrichtung vorteilhaft verringert werden, da auch die elektrische Verdrahtung über das Basissubstrat erfolgen kann, beispielsweise mit einem leitenden Kleber und /oder mit Bonddrähten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung sind die Detektoreinrichtung und/oder die Interferometereinheit mit einem

Kontaktdraht mit dem elektrischen Leiteranschluss verbunden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Interferometereinrichtung umfasst die Deckelstruktur laterale Seitenwände und ein Metall.

Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer

Interferometereinrichtung ein Bereitstellen eines Basissubstrats, welches zumindest einen elektrischen Leiteranschluss umfasst; ein Anordnen einer Detektoreinrichtung auf dem Basissubstrat; ein Anordnen einer Fabry-Perot- Einheit auf dem Basissubstrat derart, dass eine erste Kavität über dem

Basissubstrat gebildet wird und sich die Detektoreinrichtung in der ersten Kavität zwischen dem Basissubstrat und der Fabry-Perot-Einheit befindet, wobei das Basissubstrat, die Detektoreinrichtung und die Fabry-Perot-Einheit eine

Interferometereinheit bilden; ein Bereitstellen einer Bodenplatte und einer Deckelstruktur und Befestigen der Deckelstruktur auf der Bodenplatte derart, dass eine zweite Kavität zwischen Deckelstruktur und Bodenplatte

eingeschlossen wird und beide ein Gehäuse bilden, wobei die Bodenplatte oder die Deckelstruktur eine Öffnung umfasst, welche von Seitenwänden umgeben ist, die sich zu einer Oberfläche der Bodenplatte oder der Deckelstruktur senkrecht erstrecken; und wobei die Interferometereinheit in der zweiten Kavität und in einer Lichteinfallsrichtung durch die Öffnung angeordnet wird, so dass die Interferometereinheit mit der Fabry-Perot-Einheit der Öffnung zugewandt ist.

Das Verfahren kann sich auch durch die bereits in Verbindung mit der

Interferometereinrichtung genannten Merkmale und deren Vorteile auszeichnen und umgekehrt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die

Interferometereinheit mit dem Basissubstrat an Kontaktstiften befestigt, welche in der Bodenplatte oder der Deckelstruktur befestigt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine

Filtereinrichtung innerhalb oder außerhalb des Gehäuses auf der Öffnung, diese überspannend, angeordnet.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 eine Darstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum

Herstellen einer Interferometereinrichtung gemäß eines

Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Interferometereinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Die Interferometereinrichtung 10 umfasst eine Interferometereinheit 1 mit einem Basissubstrat 2, welches einen elektrischen Leiteranschluss La umfasst, mit einer Fabry-Perot-Einheit FPI, welche auf dem Basissubstrat 2 angeordnet ist und eine erste Kavität Kl über dem Basissubstrat 2 bildet und mit dem elektrischen Leiteranschluss La verbunden ist, und mit einer Detektoreinrichtung 3, welche auf dem Basissubstrat 2 angeordnet ist und in der ersten Kavität Kl zwischen dem Basissubstrat 2 und der Interferometereinheit 1 angeordnet ist und mit dem elektrischen Leiteranschluss La verbunden ist. Des Weiteren umfasst die Interferometereinrichtung 10 ein Gehäuse G welches eine Bodenplatte BP und eine Deckelstruktur 4 umfasst, wobei die Deckelstruktur 4 auf der

Bodenplatte BP angeordnet ist und eine zweite Kavität K2 zwischen

Deckelstruktur 4 und Bodenplatte BP einschließt, wobei die Bodenplatte BP oder die Deckelstruktur 4 eine Öffnung 5 umfasst, welche von Seitenwänden 5a umgeben ist, die sich zu einer Oberfläche der Bodenplatte BP oder der

Deckelstruktur 4 senkrecht erstrecken; und wobei die Interferometereinheit 1 in der zweiten Kavität K2 und in einer Lichteinfallsrichtung L durch die Öffnung 5, etwa entlang einer optischen Achse AA, angeordnet ist, so dass die

Interferometereinheit 1 mit der Fabry-Perot-Einheit FPI der Öffnung 5 zugewandt ist. Eine Filtereinrichtung 6 kann die Öffnung 5 innerhalb oder außerhalb des

Gehäuses überspannen, vorteilhaft vollständig. Die Öffnung 5 kann in Draufsicht aus einer Lichteinfallsrichtung L einen runden oder kreisförmigen Querschnitt umfassen, kann jedoch auch davon abweichen. Wenn die Öffnung 5 kreisrund ist, kann diese mit deren Seitenwänden 5a einen Zylinder bilden, welcher sich von der Bodenplatte BP oder von der Deckelstruktur 4 senkrecht weg erstrecken kann. Die Öffnung mit den Seitenwänden wirkt selbst als winkeleinschränkend für Einfallsstrahlen, da Lichtstrahlen mit großen Einfallswinkeln bezüglich der Normalen, also optischen Achse AA, auf die Seitenwand auftreffen anstatt auf das FPL An der Seitenwand 5a kann dann eine Reflexion unterbunden werden, etwa durch Absorption. Dadurch kann verhindert werden, dass gleichzeitig Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Einfallswinkeln auf das FPI auftreffen, welche eine mögliche Wellenlängenauflösung des FPIs verringern könnten. Wären solche Verteilungen von Licht um einen bestimmten Winkel abseits der Achse AA zentriert, könnte das gesamte Spektrum am Detektor verschoben werden, also einen sogenannten Offset- Fehler erzeugen. Diese Verschiebungen können durch die Öffnung mit den Seitenwänden verringert oder sogar vermieden werden.

Die Seitenwände 5a können auf einer der Öffnung 5 zugewandten Seite eine lichtabsorbierende Beschichtung 9 umfassen.

Das Basissubstrat 2 kann auf Kontaktstiften ST aufgesetzt sein, etwa zumindest zwei, welche in der Bodenplatte BP oder der Deckelstruktur 4 (nicht gezeigt) befestigt sein können. Zumindest einer der Kontaktstifte ST kann elektrisch leitfähig sein oder eine elektrische Leiterbahn umfassen, wodurch das

Basissubstrat und/oder anderen Bauteile elektrisch kontaktierbar sein können.

Die Kontaktstifte können beispielsweise in Ausnehmungen in dem Basissubstrat gesteckt sein und mit Verbindungsbereichen tl gehalten oder fixiert sein. Die Verbindungsbereichen tl können elektrisch leitfähig sein und vorteilhaft flexibel um sich an die hineingesteckten Kontaktstiften bündig anpassen zu können. Die Kontaktstiften ST können durch Ausnehmungen in der Bodenplatte BP geführt werden, und dort mit Abdichtelementen ml gehalten werden, welche sich bündig an die Kontaktstiften ST anschmiegen können und vorteilhaft lichtundurchlässig und elektrisch isolierend sein können. Durch die bündige Anbindung kann ein dichtes Gehäuse G gebildet werden. Die Filtereinrichtung 6 kann einen Spektralfilter 6a für eine einfallende Strahlung und/oder ein winkelselektives Element 6b umfassen.

Wenn gleichzeitig Lichtstrahlen aus unterschiedlichen Einfallswinkeln auf das Fabry-Perot-Interferometer treffen, kann dies eine mögliche

Wellenlängenauflösung verringern. Das winkelselektive Element kann vorteilhaft den Einfallswinkel des einfallenden Lichts einschränken. Wenn die Verteilung der Einfallswinkel noch um einen bestimmten Winkel gegen eine Normale auf die Spiegeloberfläche der Interferometereinheit zentriert ist, kann dies zu einer Verschiebung des kompletten von der Interferometereinheit erzeugten

Spektrums führen, also einen Wellenlängen-Offsetfehler erzeugen. Durch das winkelselektive Element 6b kann auch dieser Effekt verringert oder vermieden werden.

Die Öffnung kann selbst auch eine winkelselektive Wirkung haben, wobei das winkelselektive Element diese unterstützen kann oder weggelassen werden kann.

Der Spektralfilter 6a kann auch auf einer Innenseite oder Außenseite über der Öffnung 5 angeordnet sein oder beides und das winkelselektive Element 6b kann auf einer Innenseite oder Außenseite über der Öffnung 5 angeordnet sein, etwa verschieden voneinander oder als gleiches Element ausgeformt sein, und beide können die Öffnung 5 überspannen, vorzugsweise vollständig. Alternativ können der Spektralfilter 6a und das winkelselektive Element 6b auch umgekehrt an der Öffnung 4 angeordnet sein, beide vorhanden sein oder nur eines von beiden. Der Spektralfilter 6a und/oder das winkelselektive Element 6b können mit einem Kleber KL, beispielsweise elektrisch nichtleitend, im lateralen Randbereich um die Öffnung 5 herum befestigt sein. Anstatt des Klebers kann die Verbindung KL eine Lotverbindung, etwa eine metallische Lotverbindung umfassen, welche eine bessere Langzeitstabilität hinsichtlich der Hermetizität aufweisen kann als Klebeverbindungen.

Der Spektralfilter 6a kann dazu dienen, das durch die Öffnung 5 zu

transmittierende Licht betreffend unterschiedlicher Ordnungen (Oberwellen) zu filtern. Somit kann der Spektralfilter 6a dazu eingerichtet sein, nur bestimmte Ordnungen oder Wellenlängenbereiche des Außenlichts AL in das Innere der ersten Kavität Kl (und zweiter Kavität) durchzulassen. Bei mehreren Öffnungen 5 können die entsprechenden Spektralfilter auf unterschiedliche Wellenlängen ausgelegt sein.

Die Interferometereinheit 1 kann eine Auswerteeinheit 7 umfassen, welche auf dem Basissubstrat 2 angeordnet sein kann, wobei die Detektoreinrichtung 3 und die Fabry-Perot-Einheit FPI auf der Auswerteeinheit 7 angeordnet sein können.

Die Deckelstruktur 4 kann laterale Seitenwände 4a umfassen und ein Metall umfassen, wobei die Seitenwände 4a mit einer Lot- oder Schweißverbindung KL auf der Bodenplatte BP befestigt sein können.

Das Basissubstrat 2 kann ein Verdrahtungssubstrat, etwa eine Leiterplatte (oder LTCC) umfassen. Der elektrische Leiteranschluss La kann vorteilhaft eine oder mehrere Leiterbahnen, beispielsweise jeweils als eine Metallisierung, umfassen und auf dem Basissubstrat 2 auf dessen Vorder- und/oder Rückseite aufgebracht sein und/oder in das Basissubstrat 2 integriert (eingebettet) sein. Von der Leiterbahn kann mittels eines Drahtkontakts DB eine direkte elektrische

Kontaktierung zur Detektoreinrichtung 3 und/oder zur Fabry-Perot-Einheit FPI und/oder zur Auswerteeinrichtung 7 hergestellt sein. Alternativ könnte auch auf die Auswerteeinheit in der Interferometereinrichtung verzichtet werden und diese extern angeschlossen sein (nicht gezeigt).

Die Detektoreinrichtung 3 kann einen oder mehrere Detektoren, welche aufeinander oder nebeneinander angeordnet sein können, umfassen, beispielsweise solche, die in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen sensibel sein können.

Die Fabry-Perot-Einheit kann zumindest zwei Spiegeleinrichtungen SP1 und SP2 umfassen, welche parallel ausgerichtet sein können und wobei deren Abstand variabel sein kann. Je nach Abstand zwischen den Spiegeleinrichtungen kann eine bestimmte Wellenlänge des Lichts, welches durch die Öffnung 5 einfällt und durch den Spektralfilter gefiltert und vorteilhaft durch die Öffnung und/oder das winkelselektive Element selektiert wurde, in Richtung der Detektoreinrichtung 3 propagieren.

Die Spiegeleinrichtungen SP1 und/oder SP2 können jeweils einen dielektrischen Spiegel mit zwei hochbrechenden Schichten (etwa aus Silizium oder einer Verbindung mit Silizium) und einer dazwischen befindlichen niedrigbrechenden Schicht (etwa Luft oder Vakuum) umfassen.

Je nach Einstellung (Abstand der Spiegeleinrichtungen, wobei der Abstand und somit die transmittierte Wellenlänge variabel sein kann) der Fabry-Perot-Einheit kann Außenlicht nur in einer bestimmten Wellenlänge in die erste Kavität hinein transmittiert werden. Das Fabry-Perot-Interferometer kann mehrere

Wellenlängen verschiedener Ordnungen (Moden) gleichzeitig transmittieren.

Da ungefilterte Strahlung größtenteils oder vollständig von der ersten Kavität Kl ferngehalten werden kann, kann sich dies vorteilhaft auf ein Signal-zu- Rausch- Verhältnis an der Detektoreinrichtung 3 auswirken.

Es kann weiterhin möglich sein, dass in der Deckelstruktur 4 oder Bodenplatte BP mehrere Öffnungen 5 vorhanden sein können, welchen jeweils eigene Interferometereinheiten zugeordnet sein können, wodurch unterschiedliche Spektren (Wellenlängen) gleichzeitig gemessen werden können.

Die Interferometereinrichtung 10 kann als ein Modul (mit Modulgehäuse) für ein größeres Bauelement ausgeformt sein, beispielsweise als ein

mikroelektromechanisches Spektrometermodul.

Da sowohl die Detektoreinrichtung 3 als auch die Interferometereinheit 1 auf dem Basissubstrat 2 aufgebracht werden können, vorteilhaft direkt, kann eine Bauhöhe vertikal über und unter dem Basissubstrat verringert werden. Die Interferometereinrichtung 10 kann somit in wenigen Schritten (wenige kostenaufwändige Schritte) und mit verringerten Kosten als kleinskaliges Bauelement realisiert werden, welches selbst mit einer verringerten Zahl von Komponenten herstellbar sein kann. Die Interferometereinrichtung 10, und/oder insbesondere die Interferometereinheit 1 kann als mikromechanisches

Bauelement ausgeformt sein.

Der Spektralfilter 6a kann in lateraler Richtung Bereiche mit unterschiedlicher Filterwirkung und/oder das winkelselektive Element 6b kann in lateraler Richtung Bereiche mit unterschiedlicher winkelselektiver Wirkung aufweisen.

Dementsprechend kann die Detektoreinrichtung 3 relativ zu diesen Bereichen des Spektralfilters und/oder des winkelselektiven Elements ausgerichtete oder angeordnete (mehrere) Detektorkanäle umfassen, welche jeweils nach den Bereichen unterschiedlicher Filterwirkung ausgerichtet sind und getrennt auslesbar sind, etwa durch eine Auswerteeinrichtung (nicht gezeigt).

Durch eine Faltung der Detektorkanäle können verschiedene Informationen zur spektralen Verteilung einer betrachteten Probe gewonnen werden und auf weitere Eigenschaften rückgeschlossen werden.

Durch die Interferometereinrichtung kann eine hohe spektrale Auflösung und ein vermindertes Signal-Rausch-Verhältnis erzielt werden. Des Weiteren kann sich die Interferometereinrichtung durch eine geringe Streuung der Wirkungsweise von Modul zu Modul auszeichnen.

Fig. 2 zeigt eine Darstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Herstellen einer Interferometereinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung erfolgt ein Bereitstellen Sla eines Basissubstrats, welches zumindest einen elektrischen Leiteranschluss umfasst; ein Anordnen Slb einer Detektoreinrichtung auf dem Basissubstrat; ein Anordnen Sic einer Fabry-Perot-Einheit auf dem

Basissubstrat derart, dass eine erste Kavität über dem Basissubstrat gebildet wird und sich die Detektoreinrichtung in der ersten Kavität zwischen dem

Basissubstrat und der Fabry-Perot-Einheit befindet, wobei das Basissubstrats, die Detektoreinrichtung und die Fabry-Perot-Einheit eine Interferometereinheit bilden; ein Bereitstellen S2a einer, vorteilhaft mit einer Filtereinrichtung bestückten, Bodenplatte und einer Deckelstruktur und Befestigen S2b der Deckelstruktur auf der Bodenplatte derart, dass eine zweite Kavität zwischen Deckelstruktur und Bodenplatte eingeschlossen wird und beide ein Gehäuse bilden, wobei die Bodenplatte oder die Deckelstruktur eine Öffnung umfasst, welche von Seitenwänden umgeben ist, die sich zu einer Oberfläche der Bodenplatte oder der Deckelstruktur senkrecht erstrecken; und wobei die

Interferometereinheit in der zweiten Kavität und in einer Lichteinfallsrichtung durch die Öffnung angeordnet wird, so dass die Interferometereinheit mit der Fabry-Perot-Einheit der Öffnung zugewandt ist. Die Schritte Sla bis Sic können zur Ausformung der Interferometereinheit 1 erfolgen. Parallel dazu können die Schritte S2a und S2b unter Aufnahme der Interferometereinheit 1 erfolgen, um das Gehäuse G um die Interferometereinheit 1 herum zu formen und insgesamt die Interferometereinrichtung 10 zu formen.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten

Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.




 
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