EP-4737957-A1 - OPTICAL FILTER

Abstract

La présente description concerne un filtre optique (100) comprenant une superposition de : - au moins des première (111a) et deuxième (111b) cavités résonnantes ; et - au moins un premier filtre polariseur (113a).

Inventors

• Pelle, Catherine

Assignees

• Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20251027

Claims (13)

1. Filtre optique (100 ; 400) comprenant une superposition de : - au moins des première (111a ; 411a) et deuxième (111b ; 411c) cavités résonnantes ; et - au moins un premier filtre polariseur (113a ; 413), le filtre (100 ; 400) comprenant en outre : A) un deuxième filtre polariseur (113b), les premier (113a) et deuxième (113b) filtres polariseurs étant respectivement situés dans les première (111a) et deuxième (111b) cavités résonnantes ; ou B) une troisième cavité résonnante (411b) interposée entre les première (411a) et deuxième (411c) cavités résonnantes, chaque premier filtre polariseur (413) étant situé dans l'une des première (411a), deuxième (411c) et troisième (411b) cavités résonnantes.
2. Filtre optique (400) selon la revendication 1, dans l'option B), comprenant un seul premier filtre polariseur (413) situé de préférence dans la troisième cavité résonnante (411b).
3. Filtre optique (100 ; 400) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque cavité résonnante (111a, 111b ; 411a, 411b, 411c) est interposée entre des empilements (109a, 109b, 109c ; 409a, 409b, 409c, 409d) comprenant chacun une alternance : - d'au moins deux premières couches (105 ; 405) en un premier matériau isolant présentant un premier indice optique ; et - d'au moins une deuxième couche (107 ; 407) en un deuxième matériau isolant présentant un deuxième indice optique strictement supérieur au premier indice optique.
4. Filtre optique (100 ; 400) selon la revendication 3, dans lequel les premier et deuxième matériaux isolants sont choisis parmi : - des oxydes, par exemple l'oxyde de silicium, l'oxyde de titane, l'oxyde de niobium, l'oxyde de tantale, etc. ; - des nitrures, par exemple le nitrure de silicium ; et - le silicium amorphe.
5. Filtre optique (100 ; 400) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel chaque première couche (105 ; 405) et chaque deuxième couche (107 ; 407) présente une épaisseur quart d'onde.
6. Filtre optique (100 ; 400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chaque cavité résonnante (111a, 111b ; 411a, 411b, 411c) présente une épaisseur demi-onde.
7. Filtre optique (100 ; 400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel chaque filtre polariseur (113a, 113b ; 413) comprend un réseau de barres parallèles alternées comportant : - des premières barres (115 ; 415) en un troisième matériau présentant un troisième indice optique ; et - des deuxièmes barres (117 ; 417) en un quatrième matériau isolant présentant un quatrième indice optique strictement supérieur au troisième indice optique.
8. Filtre optique (100 ; 400) selon la revendication 7, dans sa dépendance à la revendication 3, dans lequel les troisième et quatrième matériaux sont respectivement identiques aux premier et deuxième matériaux.
9. Filtre optique (100 ; 400) selon la revendication 7, dans lequel le troisième matériau est un matériau métallique, par exemple l'argent ou l'aluminium.
10. Filtre optique (100 ; 400) selon la revendication 7, dans l'option A), dans lequel les réseaux de barres des premier (113a, 113b) et deuxième filtres polariseurs présentent un pas identique.
11. Filtre optique (100 ; 400) selon la revendication 9, dans l'option A), dans lequel les réseaux de barres des premier (113a, 113b) et deuxième filtres polariseurs présentent des pas différents.
12. Filtre optique (100 ; 400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, destiné à être placé en vis-à-vis d'une matrice de pixels d'un capteur d'images, le filtre optique (100 ; 400) étant adapté à transmettre un rayonnement incident majoritairement dans une première plage de longueurs d'onde et selon une première polarisation à certains pixels du capteur, et majoritairement dans au moins une deuxième plage de longueurs d'onde, différente de la première plage de longueurs d'onde, et/ou selon au moins une deuxième polarisation, différente de la première polarisation, à d'autres pixels du capteur.
13. Capteur multispectral ou hyperspectral comprenant un capteur d'images comportant une matrice de pixels en vis-à-vis desquels est situé un filtre optique (100 ; 400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.

Description

Domaine technique La présente description concerne de façon générale les filtres optiques, et en particulier les filtres spectraux polariseurs. Un filtre spectral polariseur est un filtre optique adapté à transmettre majoritairement un rayonnement compris dans au moins une certaine plage de longueurs d'onde et présentant au moins une certaine polarisation. Technique antérieure De nombreux filtres optiques, notamment des filtres spectraux polariseurs, ont été proposés. Toutefois, les filtres optiques existants présentent divers inconvénients. La demande internationale WO2018/070269 décrit un dispositif optique permettant de supprimer une diminution du rapport d'extinction de la lumière transmise. Toutefois, ce dispositif optique ne permet d'obtenir qu'un faible contraste d'intensité entre la lumière polarisée « s », présentant une polarisation linéaire orthogonale au plan d'incidence, et la lumière polarisée « p », présentant une polarisation linéaire parallèle au plan d'incidence. En outre, la réalisation du dispositif nécessite une profondeur de gravure importante et requiert de graver des matériaux différents. Le brevet américain US9601532 décrit un filtre optique comprenant un résonateur de type Fabry-Perot comportant un polariseur à grille métallique en forme de plaque. Toutefois, ce filtre présente une faible résilience à l'angle d'incidence de la lumière : l'intensité lumineuse transmise par le filtre diminue fortement lorsque l'angle d'incidence augmente. Le brevet européen EP3839454 décrit un filtre spectral polariseur comprenant un réseau constitué de barres en des matériaux d'indices optiques différents interposé entre des réflecteurs comprenant chacun une alternance de couches en ces matériaux. Toutefois, ce filtre présente une bande de transmission étroite et une forte sensibilité aux variations de longueur d'onde, d'épaisseur et d'angle d'incidence. Résumé de l'invention Il existe un besoin de pallier tout ou partie des inconvénients des filtres optiques existants, notamment des filtres spectraux polariseurs existants. En particulier, il serait souhaitable d'améliorer la résilience à l'angle d'incidence des filtres existants. Pour cela, un mode de réalisation prévoit un filtre optique comprenant une superposition de : au moins des première et deuxième cavités résonnantes ; etau moins un premier filtre polariseur. Selon un mode de réalisation, le filtre optique comprend en outre un deuxième filtre polariseur, les premier et deuxième filtres polariseurs étant respectivement situés dans les première et deuxième cavités résonnantes. Selon un mode de réalisation, le filtre optique comprend en outre une troisième cavité résonnante interposée entre les première et deuxième cavités résonnantes, chaque premier filtre polariseur étant situé dans l'une des première, deuxième et troisième cavités résonnantes. Selon un mode de réalisation, le filtre optique comprend un seul premier filtre polariseur situé de préférence dans la troisième cavité résonnante. Selon un mode de réalisation, chaque cavité résonnante est interposée entre des empilements comprenant chacun une alternance : d'au moins deux premières couches en un premier matériau isolant présentant un premier indice optique ; etd'au moins une deuxième couche en un deuxième matériau isolant présentant un deuxième indice optique strictement supérieur au premier indice optique. Selon un mode de réalisation, les premier et deuxième matériaux isolants sont choisis parmi : des oxydes, par exemple l'oxyde de silicium, l'oxyde de titane, l'oxyde de niobium, l'oxyde de tantale, etc. ;des nitrures, par exemple le nitrure de silicium ; etle silicium amorphe. Selon un mode de réalisation, chaque première couche et chaque deuxième couche présente une épaisseur quart d'onde. Selon un mode de réalisation, chaque cavité résonnante présente une épaisseur demi-onde. Selon un mode de réalisation, chaque filtre polariseur comprend un réseau de barres parallèles alternées comportant : des premières barres en un troisième matériau présentant un troisième indice optique ; etdes deuxièmes barres en un quatrième matériau isolant présentant un quatrième indice optique strictement supérieur au troisième indice optique. Selon un mode de réalisation, les troisième et quatrième matériaux sont respectivement identiques aux premier et deuxième matériaux. Selon un mode de réalisation, le troisième matériau est un matériau métallique, par exemple l'argent ou l'aluminium. Selon un mode de réalisation, les réseaux de barres des premier et deuxième filtres polariseurs présentent un pas identique. Selon un mode de réalisation, les réseaux de barres des premier et deuxième filtres polariseurs présentent des pas différents. Un mode de réalisation prévoit un filtre optique tel que décrit, destiné à être placé en vis-à-vis d'une matrice de pixels d'un capteur d'images, le filtre optique étant adapté à transmettre un rayonnement incident majoritairement dans une première plage de longueurs d'o