专利名称：一种mems光学干涉平台的制作方法
技术领域：
本实用新型属于微机电系统领域，涉及一种MEMS光学干涉平台。
背景技术：
干涉仪的工作原理是:从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来，之后汇合在分光镜上产生干涉条纹，并通过移动可动反射镜来观察干涉条纹的变化。激光干涉仪配合各种折射镜及反射镜可以用来测量线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等，并可作为精密工具机或测量仪器的校正工具。而干涉平台是激光干涉仪的核心部件，传统干涉平台由固定反射镜、可动反射镜及分光镜组成，上述固定反射镜、可动反射镜以及分光镜空间搭建形成干涉平台，由于其尺寸较大，组装与调试过程复杂，调整精度较低，成本高，进而影响了激光干涉仪的性价比。
实用新型内容本实用新型为解决传统的干涉平台存在的体积大、组装和调整过程复杂，精度低及成本高等问题，提出一种MEMS光学干涉平台。为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:一种MEMS光学干涉平台，所述MEMS干涉平台包括硅片基座、第二镜体、第一镜体、至少两组驱动臂以及阻挡件，其中，所述硅片基座上开设有对准槽，所述阻挡件设置在所述对准槽中；所述硅片基座的一侧通过第一组驱动臂连接第二镜体，相邻一侧通过第二组驱动臂连接第一镜体。进一步地，所·述硅片基座具有上层和底层，所述对准槽为设置在所述硅片基座的上层上的矩形凹槽，该对准槽的两条相邻边设置在所述硅片基座的上层中并成90°直角，另两条相邻边则设置为与所述硅片基座的底层的两个相邻侧边分别处于相同平面内；所述硅片基座的上层、所述对准槽与所述硅片基座的底层形成阶梯状结构。进一步地,所述第一镜体为动镜或固定镜,所述第二镜体为动镜。进一步地，所述对准槽通过半导体刻蚀的方式加工而成。进一步地，所述第二镜体由第一组驱动臂连接在硅片基座的底层上，所述第一镜体由第二组驱动臂连接在硅片基座的底层上；并且所述第二镜体与所述第一镜体所在的平面相互垂直。进一步地，所述第一镜体与第二镜体为电热驱动的MEMS微镜。进一步地，所述驱动臂为由至少两层薄膜材料组成，且每层薄膜材料的热膨胀系数不同。进一步地，所述驱动臂为上下双层结构，一层为金属层，另一层为氧化物层。进一步地，所述驱动臂的偏转角度通过其厚度、长度与宽度以及温度控制，其最大偏转角度大于90°。[0014]进一步地，所述阻挡件为分光镜或挡块与分光镜的组件。进一步地，所述MEMS微镜包括镜体、边框及连接在镜体和边框之间的镜体驱动臂，所述镜体驱动臂为电热方式驱动的驱动臂，所述镜体驱动臂具有与所述驱动臂同样的材料层结构。本实用新型的有益效果为:(I)本实用新型将第一镜体、第二镜体与阻挡件放置在同一个硅片基座上，形成一个干涉平台模块，降低干涉仪的组装难度；(2)第一镜体与第二镜体均采用体积较小的MEMS微镜，构成的干涉平台体积也会比较小，且成本低；(3)利用半导体加工工艺，可以更加准确对齐，减小组装误差；(4)通过控制驱动臂的工艺参数控制MEMS动镜的移动，可以更加精确地观察干涉情况。
图1是本实用新型一种MEMS干涉平台整体结构示意图一；图2是本实用新型一种MEMS干涉平台整体结构示意图二 ；图3是图1与图2中的自倾斜MEMS微镜示意图4是图1与图2中的自倾斜MEMS微镜结构剖面图；图5是图1与图2中的自倾斜MEMS微镜结构示意图；图6是图1与图2中的自倾斜MEMS微镜高度调整示意图；图7是图1与图2中的自倾斜MEMS微镜偏转前后示意图；图8是图1与图2中的MEMS微镜结构示意图；图9是图8中的MEMS微镜结构的A-A剖视图；图10是图1与图2中的MEMS微镜加工过程示意图。图中:1、第一镜体；2、第二镜体；3、驱动臂；4、硅片基座；5、对准槽；6、阻挡件；7、支撑架；8、加工时位置；9、初始位置；11、第一镜体镜面；12、第一镜体边框；13、第一镜体驱动臂；21、第二镜体镜面；22、第二镜体边框；23、第二镜体驱动臂；31第一组驱动臂第一臂；32、第一组驱动臂第二臂；33第二组驱动臂第一臂；34、第二组驱动臂第二臂；41、上层；42、底层。
具体实施方式
以下结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本实用新型的技术方案。如图1、图2所示为一种MEMS干涉平台两个视角方向示意图，其包括硅片基座4、第二镜体2、第一镜体1、至少一组驱动臂3以及阻挡件6。其中，硅片基座4上开设有对准槽5，所述对准槽5中放置有阻挡件6 ;硅片基座4的一侧通过第一组驱动臂31、32连接有第二镜体2，相邻一侧通过第二组驱动臂33、34连接有第一镜体I。硅片基座4具有上层41和底层42，对准槽5为设置在硅片基座4的上层41上的矩形凹槽，通过半导体刻蚀方式加工而成，该对准槽5的两条相邻边设置在硅片基座4的上层41中并成90°直角，另两条相邻边则设置为与硅片基座4的底层42的两个相邻侧边分别处于相同平面内；硅片基座4的上层41、对准槽5与硅片基座4的底层42形成台阶结构。其中，第一镜体I为动镜或固定镜，第二镜体2为动镜；优选的，在本实施例中，第一镜体I为固定镜。(1)驱动臂3的设计如图3、图4所示为自倾斜MEMS微镜的结构示意图，其中，第二镜体2由第一组驱动臂31、32连接在硅片基座4的底层42上，所述第一镜体I由第二组驱动臂33、34连接在硅片基座4的底层42上；并且所述第二镜体2与所述第一镜体I所在的平面相互垂直；第一镜体I与第二镜体2的偏转通过驱动臂3来实现。驱动臂3为由至少两种薄膜材料组成，且每层薄膜材料的热膨胀系数不同；优选地，在本实施例中，驱动臂3由两种 热膨胀系数不同的材料组成的双层梁结构，加工过程中，其处于加工时位置8处，释放后将会偏转到初始位置9处。驱动臂3的偏转角度可以通过其厚度、长度与宽度以及温度控制，如图5所示，其偏转角度Θ由如下公式计算:
权利要求1.一种MEMS光学干涉平台，其特征在于，所述MEMS光学干涉平台包括硅片基座(4)、第二镜体(2)、第一镜体(I)、至少两组驱动臂(3)以及阻挡件(6)，其中，所述硅片基座(4)上开设有对准槽(5)，所述阻挡件(6)设置在所述对准槽(5)中；所述硅片基座(4)的一侧通过第一组驱动臂(31、32)连接第二镜体(2)，相邻一侧通过第二组驱动臂(33、34)连接第一镜体(O。
2.根据权利要求1所述的一种MEMS光学干涉平台，其特征在于，所述第一镜体(I)为动镜或固定镜，所述第二镜体(2)为动镜。
3.根据权利要求1所述的一种MEMS光学干涉平台，其特征在于，所述硅片基座(4)具有上层(41)和底层(42)，所述对准槽(5)为设置在所述硅片基座(4)的上层(41)上的矩形凹槽，该对准槽(5)的两条相邻边设置在所述硅片基座(4)的上层(41)中并成90°直角，另两条相邻边则设置为与所述硅片基座(4)的底层(42)的两个相邻侧边分别处于相同平面内；所述硅片基座(4)的上层(41)、所述对准槽(5)与所述硅片基座(4)的底层(42)形成阶梯状结构。
4.根据权利要求3所述的一种MEMS光学干涉平台，其特征在于，所述对准槽(5)通过半导体刻蚀加工而 成。
5.根据权利要求1所述的一种MEMS光学干涉平台，其特征在于，所述第一镜体(I)由第二组驱动臂(33、34)连接在硅片基座(4)的底层(42)上，所述第二镜体(2)由第一组驱动臂(31、32 )连接在硅片基座(4 )的底层(42 )上；并且所述第二镜体(2 )与所述第一镜体(I)所在的平面相互垂直。
6.根据权利要求1所述的一种MEMS光学干涉平台，其特征在于，所述第一镜体(I)与第二镜体(2 )为电热驱动的MEMS微镜。
7.根据权利要求1所述的一种MEMS光学干涉平台，其特征在于，所述驱动臂(3)为由至少两层薄膜材料组成，且每层薄膜材料的热膨胀系数不同。
8.根据权利要求7所述的一种MEMS光学干涉平台，其特征在于，所述驱动臂(3)为上下双层结构，一层为金属层，另一层为氧化物层。
9.根据权利要求1、7和8中任一项所述的一种MEMS光学干涉平台，其特征在于，所述驱动臂(3)的偏转角度通过其厚度、长度与宽度以及温度控制，其最大偏转角度大于90°。
10.根据权利要求1所述的一种MEMS光学干涉平台，其特征在于，所述阻挡件(6)为分光镜、或挡块与分光镜的组件。
11.根据权利要求6所述的一种MEMS光学干涉平台，其特征在于，所述MEMS微镜包括镜体、边框及连接在镜体和边框之间的镜体驱动臂，所述镜体驱动臂为电热方式驱动的驱动臂，所述镜体驱动臂具有与所述驱动臂(3)同样的材料层结构。
专利摘要本实用新型公开了一种MEMS光学干涉平台，所述MEMS光学干涉平台包括硅片基座、第二镜体、第一镜体、驱动臂以及阻挡件，其中，所述硅片基座上开设有对准槽，所述对准槽中放置有所述阻挡件；所述硅片基座的一侧通过第一组驱动臂连接有第二镜体，相邻一侧通过第二组驱动臂连接有第一镜体。将第一镜体、第二镜体与阻挡件放置在同一个硅片基座上，形成一个光学干涉平台模块，降低干涉仪的组装难度；第一镜体与第二镜体均采用体积较小的MEMS微镜，构成的干涉平台体积也会比较小，且成本低；利用半导体加工工艺，可以更加准确对齐，减小组装误差；可通过控制驱动臂的工艺参数控制MEMS动镜的移动范围和速度；该微型干涉模块可广泛用于各种光学系统。
文档编号G01B9/02GK203100675SQ201220568198
公开日2013年7月31日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者陈巧, 谢会开, 周亮 申请人:无锡微奥科技有限公司