專利名稱：一種靜電驅(qū)動(dòng)的可調(diào)諧微型光學(xué)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微光學(xué)器件，涉及一種對(duì)紅外可調(diào)諧濾光器的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
目前國際上用于紅外成像的紅外可調(diào)諧濾光器的采用聲光、Fabry-Perot和Fourier變頻光譜等方法，均具有高透射、寬接收角和寬可調(diào)型焦平面變頻等優(yōu)點(diǎn)。其共同的缺點(diǎn)是體積過大。近幾年國外也提出了微型化結(jié)構(gòu)及制作方法，器件主體與驅(qū)動(dòng)源分別采用微機(jī)械和機(jī)械方法制作，使得濾光器的制造沒有完全解決微型化、集成化過程中存在的工藝兼容這一關(guān)鍵問題。同時(shí)因現(xiàn)有方法均采用電磁驅(qū)動(dòng)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在某些場(chǎng)合干擾其它系統(tǒng)的正常工作。
本實(shí)用新型的目的是解決背景技術(shù)中體積過大、器件主體與驅(qū)動(dòng)源工藝不兼容、電磁驅(qū)動(dòng)帶來干擾、可靠性及精度低等問題，為此本實(shí)用新型將提供一種體積小、工藝兼容、無電磁干擾、可靠性及精度高的靜電驅(qū)動(dòng)集成化微型可調(diào)諧紅外濾光器。
本實(shí)用新型器件由微型可調(diào)諧光柵、主驅(qū)動(dòng)器、定位驅(qū)動(dòng)器及襯底四部分組成。本實(shí)用新型如圖1所示包括光柵固定端(1)、可調(diào)諧光柵主體(2)、光柵滑動(dòng)端(3)、連接結(jié)構(gòu)(4)和(5)、主驅(qū)動(dòng)懸臂梁(6)、靜電主驅(qū)動(dòng)器可動(dòng)叉指(7)、主驅(qū)動(dòng)器固定端(8)、主驅(qū)動(dòng)器可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(9)、定位栓(10)、定位驅(qū)動(dòng)器固定端(11)、定位驅(qū)動(dòng)器可動(dòng)叉指(12)、定位驅(qū)動(dòng)器可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(13)、空氣隙(14)、襯底(15)、定位栓(16)。
微型可調(diào)諧光柵包括光柵固定端(1)、光柵主體(2)及光柵滑動(dòng)端(3)。光柵主體(2)的兩端分別與光柵固定端(1)的一端及光柵滑動(dòng)端(3)的一端相連接，光柵滑動(dòng)端(3)的另一端通過連接結(jié)構(gòu)(4)、(5)與主驅(qū)動(dòng)器中的懸臂梁(6)連接；主驅(qū)動(dòng)器包括懸臂梁(6)、可動(dòng)叉指(7)、固定端(8)、可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(9)及定位栓(10)，懸臂梁(6)的一端通過連接結(jié)構(gòu)(4)、(5)與光柵滑動(dòng)端(3)連接，懸臂梁(6)的另一端與可動(dòng)叉指(7)、可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(9)連為一體，可動(dòng)叉指(7)與固定端(8)相耦合，定位栓(10)分布于懸臂梁(6)的上下兩側(cè)，定位栓(10)與定位栓(16)相互鎖定；定位驅(qū)動(dòng)器包括固定端(11)、可動(dòng)叉指(12)、定位栓(16)及可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(13)，定位栓(16)一端與可動(dòng)叉指(12)及可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(13)相連，定位栓(16)另一端與定位栓(10)相互鎖定；襯底(15)位于可調(diào)諧光柵、主驅(qū)動(dòng)器、定位驅(qū)動(dòng)器下方，并含有空氣隙(14)，光柵固定端(1)、固定端(8)、可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(9)、固定端(11)、可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(13)位于襯底(15)上方并與襯底(15)上表面相接觸，光柵主體(2)、光柵滑動(dòng)端(3)、連接結(jié)構(gòu)(4)、(5)、懸臂梁(6)、可動(dòng)叉指(7)、定位栓(10)、定位栓(16)、可動(dòng)叉指(12)位于襯底(15)上方且有一定的間隙，在襯底(15)的本體上制備空氣隙(14)，空氣隙(14)位于光柵主體(2)的正下方。
本實(shí)用新型工作原理如圖1當(dāng)主驅(qū)動(dòng)器不工作(即主驅(qū)動(dòng)器不加電壓)時(shí)，可調(diào)諧光柵處于自由狀態(tài)，可調(diào)諧光柵間距為a。當(dāng)主驅(qū)動(dòng)器加電壓V時(shí)，主驅(qū)動(dòng)器可動(dòng)叉指(7)帶動(dòng)主驅(qū)動(dòng)懸臂梁(6)使光柵滑動(dòng)端向驅(qū)動(dòng)器方向移動(dòng)，從而引起光柵間距均勻增加Δa。這時(shí)光柵間距變?yōu)閍+Δa。通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器電壓V，可使光柵間距在一定范圍內(nèi)連續(xù)改變。當(dāng)主驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作時(shí)，在定位驅(qū)動(dòng)器加一脈沖電壓使可動(dòng)叉指(12)帶動(dòng)定位栓(16)分別向上下分開，待主驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作結(jié)束時(shí)，定位栓(16)回到初始位置，同時(shí)將移動(dòng)后的光柵間隙a+Δa鎖定。
本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于1、將微機(jī)械的體硅加工技術(shù)與準(zhǔn)LIGA技術(shù)有機(jī)結(jié)合，解決了背景技術(shù)中可調(diào)諧光柵與驅(qū)動(dòng)器工藝不兼容的問題，不僅提供微型可調(diào)諧紅外濾光器的微型化、集成化制作方法，而且為其它器件解決體硅工藝與LIGA類工藝兼容問題奠定了一定基礎(chǔ)。
2、本實(shí)用新型采用典型的三維微細(xì)加工技術(shù)將可調(diào)諧光柵與驅(qū)動(dòng)器集成制作在同一襯底上，不需裝配對(duì)準(zhǔn)。可調(diào)諧光柵與驅(qū)動(dòng)器還可以與其它微器件或電路集成，便于制成微光機(jī)電系統(tǒng)的芯片。本實(shí)用新型減少器件的位置誤差，提高器件的可靠性及精度。
3、本實(shí)用新型采用靜電驅(qū)動(dòng)方式，解決了電磁驅(qū)動(dòng)帶來的電磁干擾問題。
本實(shí)用新型隨著器件原理、工藝及微集成技術(shù)的深入研究，使其不僅作為微型紅外截止濾光器使用，還可用于高精度的微重量測(cè)試的電子秤、壓力傳感器、加速度傳感器、應(yīng)變或溫度測(cè)試儀及位移傳感器等。以這種器件為主體制造的微型化儀器將可望用于遙感探測(cè)、太陽光譜、熱輻射探測(cè)、空間科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、光纖通信等領(lǐng)域。


圖1是本實(shí)用新型俯視圖圖2是圖1的主剖視圖具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的實(shí)施例如圖1所示光柵固定端(1)、可調(diào)諧光柵主體(2)、光柵滑動(dòng)端(3)、連接結(jié)構(gòu)(4)和(5)、懸臂梁(6)、可動(dòng)叉指(7)、固定端(8)、可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(9)、定位栓(10)、固定端(11)、可動(dòng)叉指(12)、可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(13)、空氣隙(14)、襯底(15)、定位栓(16)。
襯底(15)采用Pyrex玻璃，光柵固定端(1)、可調(diào)諧光柵主體(2)、光柵滑動(dòng)端(3)及連接結(jié)構(gòu)(4)選用金或鎳或坡莫合金材料制成；連接結(jié)構(gòu)(5)、懸臂梁(6)、可動(dòng)叉指(7)、固定端(8)、可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(9)、定位栓(10)、定位栓(16)、固定端(11)、可動(dòng)叉指(12)、可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(13)采用硅材料。
權(quán)利要求1.一種靜電驅(qū)動(dòng)的可調(diào)諧微型光學(xué)器件，包括光柵固定端(1)、可調(diào)諧光柵主體(2)、光柵滑動(dòng)端(3)，光柵主體(2)的兩端分別與光柵固定端(1)的一端及光柵滑動(dòng)端(3)的一端相連接，其特征在于還包括有連接結(jié)構(gòu)(4)和(5)、主驅(qū)動(dòng)懸臂梁(6)、靜電主驅(qū)動(dòng)器可動(dòng)叉指(7)、主驅(qū)動(dòng)器固定端(8)、主驅(qū)動(dòng)器可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(9)、定位栓(10)、定位驅(qū)動(dòng)器固定端(11)、定位驅(qū)動(dòng)器可動(dòng)叉指(12)、定位驅(qū)動(dòng)器可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(13)、空氣隙(14)、襯底(15)、定位栓(16)，光柵滑動(dòng)端(3)的另一端通過連接結(jié)構(gòu)(4)、(5)與主驅(qū)動(dòng)器中的懸臂梁(6)連接；主驅(qū)動(dòng)器包括懸臂梁(6)、可動(dòng)叉指(7)、固定端(8)、可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(9)及定位栓(10)，懸臂梁(6)的一端通過連接結(jié)構(gòu)(4)、(5)與光柵滑動(dòng)端(3)連接，懸臂梁(6)的另一端與可動(dòng)叉指(7)、可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(9)連為一體，可動(dòng)叉指(7)與固定端(8)相耦合，定位栓(10)分布于懸臂梁(6)的上下兩側(cè)，定位栓(10)與定位栓(16)相互鎖定；定位驅(qū)動(dòng)器包括固定端(11)、可動(dòng)叉指(12)、定位栓(16)及可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(13)，定位栓(16)一端與可動(dòng)叉指(12)及可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(13)相連，定位栓(16)另一端與定位栓(10)相互鎖定；襯底(15)位于可調(diào)諧光柵、主驅(qū)動(dòng)器、定位驅(qū)動(dòng)器下方，并含有空氣隙(14)，光柵固定端(1)、固定端(8)、可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(9)、固定端(11)、可動(dòng)叉指錨點(diǎn)(13)位于襯底(15)上方并與襯底(15)上表面相接觸，光柵主體(2)、光柵滑動(dòng)端(3)、連接結(jié)構(gòu)(4)、(5)、懸臂梁(6)、可動(dòng)叉指(7)、定位栓(10)、定位栓(16)、可動(dòng)叉指(12)位于襯底(15)上方且有一定的間隙，在襯底(15)的本體上制備空氣隙(14)，空氣隙(14)位于光柵主體(2)的正下方。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種體積小、工藝兼容、無電磁干擾、可靠性及精度高的靜電驅(qū)動(dòng)集成化微型可調(diào)諧紅外濾光器。有固定端1、8、11，光柵主體2、滑動(dòng)端3，連接結(jié)構(gòu)4和5、懸臂梁6、叉指7、12，錨點(diǎn)9、13，定位栓10、16，氣隙14、襯底15。硅片上生長SiO
文檔編號(hào)G02F1/01GK2572421SQ0227553
公開日2003年9月10日 申請(qǐng)日期2002年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月28日
發(fā)明者梁靜秋 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所