硅懸掛梁
[0032]7硅襯底
[0033]8引線焊盤
【具體實施方式】
[0034]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0035]請參閱圖1?圖5。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0036]實施例1
[0037]如圖1?圖3所示，本發(fā)明提供一種低光學(xué)損耗的MEMS熱光可調(diào)諧濾波器，所述MEMS熱光可調(diào)諧濾波器包括半波共振腔采用AlN或GaN熱光可調(diào)介質(zhì)薄膜材料11的多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層1、以及微加熱器2，通過控制所述微加熱器2的工作電流，可以調(diào)節(jié)所述MEMS熱光可調(diào)諧濾波器的中心波長。
[0038]如圖1所示，本實施例中的MEMS熱光可調(diào)諧濾波器包括:多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層1、單晶硅支撐薄膜4、單晶硅懸掛梁6、光學(xué)增透膜5、硅襯底7、微加熱器2、微溫度傳感器3及引線焊盤8。
[0039]其中，所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I形成于單晶硅支撐薄膜4之上，并位于所述單晶硅支撐薄膜4的中央?yún)^(qū)域，稱為通光區(qū)域；所述光學(xué)增透膜5沉積于單晶硅支撐薄膜4背面，所述的單晶硅支撐薄膜4與硅襯底7通過單晶硅懸掛梁6連接，所述硅襯底7刻蝕有通光孔，構(gòu)成隔熱微結(jié)構(gòu)來降低熱傳導(dǎo)，從而降低電熱調(diào)諧功耗。在本實施例中，所述單晶娃支撐薄膜4的厚度為3 μ m?100 μ m，并且，所述通光孔的尺寸大于工作光束的光斑尺寸。
[0040]如圖3所示，所述微加熱器2及微溫度傳感器3制作于所述單晶硅支撐薄膜4的邊緣區(qū)域，圍繞在所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I的周圍，所述微加熱器2及微溫度傳感器3經(jīng)過所述單晶硅懸掛梁6引線到硅襯底7上的引線焊盤8。在本實施例中，所述微加熱器2為由金屬膜條或半導(dǎo)體膜條制成的電阻加熱器，所述的微加熱器2位于工作光束的光斑之外，以工作光束中心為對稱點呈中心對稱分布，并且，所述微溫度傳感器3是由金屬膜條或半導(dǎo)體膜條制成的電阻式溫度傳感器，其位于工作光束的光斑之外，所述的微溫度傳感器3可以為調(diào)諧波長的閉環(huán)反饋提供干涉濾光片的溫度信號。通過控制微加熱器2的工作電流，可以實現(xiàn)所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I中心波長Inm?50nm的光譜調(diào)諧。
[0041]如圖2所示，所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I包括采用AlN或GaN熱光可調(diào)介質(zhì)薄膜材料11的半波共振腔以及多層介質(zhì)膜10交替層疊而成，所述多層介質(zhì)膜10由高折射率介質(zhì)膜及低折射率介質(zhì)膜交替層疊而成。所述高折射率介質(zhì)膜的材料包括Ti02、Si3N4、及Ta2O5中的一種，所述低折射率介質(zhì)膜的材料包括S1 2。
[0042]所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I為由N個級聯(lián)的光學(xué)干涉腔形成的窄帶光學(xué)干涉濾光片，其中，10另外，當(dāng)N>1時，所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I可以實現(xiàn)光波的帶通平坦化。
[0043]另外，所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I可根據(jù)濾波特性需求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在本實施例中，以3腔結(jié)構(gòu)為例，各膜層排列為:
[0044]S I (HL) 34T (LH) 3L (HL) 34T (LH) 3L (HL) 34T (LH)31 air
[0045]其中，S表示襯底硅，H表示多層介質(zhì)膜10中的高折射率介質(zhì)膜的1/4波長厚度，L表示多層介質(zhì)膜10中的低折射介質(zhì)膜層的1/4波長厚度，T表示熱光材料AlN或GaN的1/4波長厚度，(LH)3表示高折射率介質(zhì)膜及低折射率介質(zhì)膜為交替層疊3次。
[0046]所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I中，半波共振腔材料為GaN或AlN或其他大熱光系數(shù)、低消光系數(shù)的薄膜材料，相對于常規(guī)光學(xué)介質(zhì)材料S1J莫的熱光系數(shù)，AlN和GaN的熱光系數(shù)高出一個數(shù)量級。當(dāng)通過微加熱器2改變光學(xué)濾光片溫度時，由于半波共振腔材料的折射率發(fā)生相對較大的變化，從而可以實現(xiàn)薄膜中心波長數(shù)納米至數(shù)十納米的調(diào)節(jié)。所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I可以采用現(xiàn)有的工藝進(jìn)行制備，各層材料可依次沉積，其光學(xué)厚度通過在線監(jiān)控精確控制，因而可以根據(jù)應(yīng)用需求實現(xiàn)平頂窄帶的濾波特性。與硅材料相比，雖然AlN和GaN的熱光系數(shù)稍低，但AlN和GaN的禁帶寬度很高，具有相對更低的消光系數(shù)，所以在窄帶干涉濾光片中能夠獲得更低光學(xué)損耗，同時波長調(diào)諧范圍或調(diào)諧功耗仍能滿足某些光通信應(yīng)用的要求。
[0047]另外，所述的熱光可調(diào)諧濾波器可以應(yīng)用于可調(diào)諧光接收機(jī)、可調(diào)諧激光器、DWDM光性能監(jiān)測器、光上/下復(fù)用器中。
[0048]本實施例中的MEMS熱光可調(diào)諧濾波器為基于SOI硅片，采用MEMS體硅加工工藝制作。其主要制作過程如下:1)將高電阻率硅器件層的SOI硅片進(jìn)行氧化，表面生長二氧化硅層；對SOI硅片上表面進(jìn)行光刻，并進(jìn)行二氧化硅腐蝕，暴露出需要重?fù)诫s的區(qū)域；對暴露出的區(qū)域進(jìn)行半導(dǎo)體重?fù)诫s擴(kuò)散，獲得加微加熱器2、微溫度傳感器3和懸臂梁引線區(qū)；2)通過金屬濺射，光刻，濕法腐蝕等工藝，在硅片上表面依次制作微加熱器2、微溫度傳感器3和引線焊盤8 ;3)在SOI硅片表面光刻定義出隔熱懸掛梁結(jié)構(gòu)，并用深刻蝕工藝刻蝕SOI硅片到掩埋二氧化硅層，制作出單晶硅懸掛梁6和單晶硅支撐薄膜4結(jié)構(gòu)；4)在SOI硅片下表面的襯底層上光刻出刻蝕圖形，并利用刻蝕或腐蝕技術(shù)將不需要的襯底層去除至SOI硅片的埋層二氧化硅層；利用二氧化硅腐蝕液去除SOI硅片的埋層二氧化硅層；5)在單晶硅支撐薄膜4的上、下表面采用硬掩膜法分別制作圖形化的多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I和光學(xué)增透膜5，其中，所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I可以采用電子束蒸發(fā)工藝、濺射工藝或其它薄膜沉積工藝制備。
[0049]實施例2
[0050]如圖2及圖4?圖5所示，本發(fā)明提供一種低光學(xué)損耗的MEMS熱光可調(diào)諧濾波器，所述MEMS熱光可調(diào)諧濾波器包括半波共振腔采用AlN或GaN熱光可調(diào)介質(zhì)薄膜材料11的多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層1、以及微加熱器2，通過控制所述微加熱器2的工作電流，可以調(diào)節(jié)所述MEMS熱光可調(diào)諧濾波器的中心波長。
[0051]如圖4?圖5所示，當(dāng)所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度的情況下，本實施例中的MEMS熱光可調(diào)諧濾波器，包括:多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層1、硅襯底7、通光孔、微加熱器2、微溫度傳感器3及引線焊盤8。
[0052]所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I形成于硅襯底7之上，所述硅襯底7刻蝕有通光孔，所述通光孔處直接露出所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I。所述通光孔的尺寸大于工作光束的光斑尺寸。
[0053]如圖5所示，所述微加熱器2及微溫度傳感器3制作于所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I之上，并位于工作光束的光斑之外，以工作光束中心為對稱點呈中心對稱分布，通過引線連接至引線焊盤8ο在本實施例中，所述微加熱器2為由金屬膜條或半導(dǎo)體膜條制成的電阻加熱器，所述微溫度傳感器3是由金屬膜條或半導(dǎo)體膜條制成的電阻式溫度傳感器，所述的微溫度傳感器3可以為調(diào)諧波長的閉環(huán)反饋提供干涉濾光片的溫度信號。通過控制微加熱器2的工作電流，可以實現(xiàn)所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I中心波長Onm?50nm的光譜調(diào)諧。
[0054]如圖2所示，所述多腔光學(xué)干涉薄膜濾光層I包括采用AlN或GaN熱光可調(diào)介質(zhì)薄膜材料11的半波共振腔以及多層介質(zhì)膜10交替層疊而成，所述多層介質(zhì)膜10由高折射率介質(zhì)膜及低