专利名称：一种静电驱动的可调谐微型光学器件的制作方法
技术领域：
本实用新型属于微光学器件，涉及一种对红外可调谐滤光器的改进。
背景技术：
目前国际上用于红外成像的红外可调谐滤光器的采用声光、Fabry-Perot和Fourier变频光谱等方法，均具有高透射、宽接收角和宽可调型焦平面变频等优点。其共同的缺点是体积过大。近几年国外也提出了微型化结构及制作方法，器件主体与驱动源分别采用微机械和机械方法制作，使得滤光器的制造没有完全解决微型化、集成化过程中存在的工艺兼容这一关键问题。同时因现有方法均采用电磁驱动，所产生的磁场在某些场合干扰其它系统的正常工作。
本实用新型的目的是解决背景技术中体积过大、器件主体与驱动源工艺不兼容、电磁驱动带来干扰、可靠性及精度低等问题，为此本实用新型将提供一种体积小、工艺兼容、无电磁干扰、可靠性及精度高的静电驱动集成化微型可调谐红外滤光器。
本实用新型器件由微型可调谐光栅、主驱动器、定位驱动器及衬底四部分组成。本实用新型如图1所示包括光栅固定端(1)、可调谐光栅主体(2)、光栅滑动端(3)、连接结构(4)和(5)、主驱动悬臂梁(6)、静电主驱动器可动叉指(7)、主驱动器固定端(8)、主驱动器可动叉指锚点(9)、定位栓(10)、定位驱动器固定端(11)、定位驱动器可动叉指(12)、定位驱动器可动叉指锚点(13)、空气隙(14)、衬底(15)、定位栓(16)。
微型可调谐光栅包括光栅固定端(1)、光栅主体(2)及光栅滑动端(3)。光栅主体(2)的两端分别与光栅固定端(1)的一端及光栅滑动端(3)的一端相连接，光栅滑动端(3)的另一端通过连接结构(4)、(5)与主驱动器中的悬臂梁(6)连接；主驱动器包括悬臂梁(6)、可动叉指(7)、固定端(8)、可动叉指锚点(9)及定位栓(10)，悬臂梁(6)的一端通过连接结构(4)、(5)与光栅滑动端(3)连接，悬臂梁(6)的另一端与可动叉指(7)、可动叉指锚点(9)连为一体，可动叉指(7)与固定端(8)相耦合，定位栓(10)分布于悬臂梁(6)的上下两侧，定位栓(10)与定位栓(16)相互锁定；定位驱动器包括固定端(11)、可动叉指(12)、定位栓(16)及可动叉指锚点(13)，定位栓(16)一端与可动叉指(12)及可动叉指锚点(13)相连，定位栓(16)另一端与定位栓(10)相互锁定；衬底(15)位于可调谐光栅、主驱动器、定位驱动器下方，并含有空气隙(14)，光栅固定端(1)、固定端(8)、可动叉指锚点(9)、固定端(11)、可动叉指锚点(13)位于衬底(15)上方并与衬底(15)上表面相接触，光栅主体(2)、光栅滑动端(3)、连接结构(4)、(5)、悬臂梁(6)、可动叉指(7)、定位栓(10)、定位栓(16)、可动叉指(12)位于衬底(15)上方且有一定的间隙，在衬底(15)的本体上制备空气隙(14)，空气隙(14)位于光栅主体(2)的正下方。
本实用新型工作原理如图1当主驱动器不工作(即主驱动器不加电压)时，可调谐光栅处于自由状态，可调谐光栅间距为a。当主驱动器加电压V时，主驱动器可动叉指(7)带动主驱动悬臂梁(6)使光栅滑动端向驱动器方向移动，从而引起光栅间距均匀增加Δa。这时光栅间距变为a+Δa。通过调节驱动器电压V，可使光栅间距在一定范围内连续改变。当主驱动器动作时，在定位驱动器加一脉冲电压使可动叉指(12)带动定位栓(16)分别向上下分开，待主驱动器动作结束时，定位栓(16)回到初始位置，同时将移动后的光栅间隙a+Δa锁定。
本实用新型优点在于1、将微机械的体硅加工技术与准LIGA技术有机结合，解决了背景技术中可调谐光栅与驱动器工艺不兼容的问题，不仅提供微型可调谐红外滤光器的微型化、集成化制作方法，而且为其它器件解决体硅工艺与LIGA类工艺兼容问题奠定了一定基础。
2、本实用新型采用典型的三维微细加工技术将可调谐光栅与驱动器集成制作在同一衬底上，不需装配对准。可调谐光栅与驱动器还可以与其它微器件或电路集成，便于制成微光机电系统的芯片。本实用新型减少器件的位置误差，提高器件的可靠性及精度。
3、本实用新型采用静电驱动方式，解决了电磁驱动带来的电磁干扰问题。
本实用新型随着器件原理、工艺及微集成技术的深入研究，使其不仅作为微型红外截止滤光器使用，还可用于高精度的微重量测试的电子秤、压力传感器、加速度传感器、应变或温度测试仪及位移传感器等。以这种器件为主体制造的微型化仪器将可望用于遥感探测、太阳光谱、热辐射探测、空间科学、环境科学、光纤通信等领域。
图1是本实用新型俯视图图2是图1的主剖视图具体实施方式
本实用新型的实施例如图1所示光栅固定端(1)、可调谐光栅主体(2)、光栅滑动端(3)、连接结构(4)和(5)、悬臂梁(6)、可动叉指(7)、固定端(8)、可动叉指锚点(9)、定位栓(10)、固定端(11)、可动叉指(12)、可动叉指锚点(13)、空气隙(14)、衬底(15)、定位栓(16)。
衬底(15)采用Pyrex玻璃，光栅固定端(1)、可调谐光栅主体(2)、光栅滑动端(3)及连接结构(4)选用金或镍或坡莫合金材料制成；连接结构(5)、悬臂梁(6)、可动叉指(7)、固定端(8)、可动叉指锚点(9)、定位栓(10)、定位栓(16)、固定端(11)、可动叉指(12)、可动叉指锚点(13)采用硅材料。
权利要求1.一种静电驱动的可调谐微型光学器件，包括光栅固定端(1)、可调谐光栅主体(2)、光栅滑动端(3)，光栅主体(2)的两端分别与光栅固定端(1)的一端及光栅滑动端(3)的一端相连接，其特征在于还包括有连接结构(4)和(5)、主驱动悬臂梁(6)、静电主驱动器可动叉指(7)、主驱动器固定端(8)、主驱动器可动叉指锚点(9)、定位栓(10)、定位驱动器固定端(11)、定位驱动器可动叉指(12)、定位驱动器可动叉指锚点(13)、空气隙(14)、衬底(15)、定位栓(16)，光栅滑动端(3)的另一端通过连接结构(4)、(5)与主驱动器中的悬臂梁(6)连接；主驱动器包括悬臂梁(6)、可动叉指(7)、固定端(8)、可动叉指锚点(9)及定位栓(10)，悬臂梁(6)的一端通过连接结构(4)、(5)与光栅滑动端(3)连接，悬臂梁(6)的另一端与可动叉指(7)、可动叉指锚点(9)连为一体，可动叉指(7)与固定端(8)相耦合，定位栓(10)分布于悬臂梁(6)的上下两侧，定位栓(10)与定位栓(16)相互锁定；定位驱动器包括固定端(11)、可动叉指(12)、定位栓(16)及可动叉指锚点(13)，定位栓(16)一端与可动叉指(12)及可动叉指锚点(13)相连，定位栓(16)另一端与定位栓(10)相互锁定；衬底(15)位于可调谐光栅、主驱动器、定位驱动器下方，并含有空气隙(14)，光栅固定端(1)、固定端(8)、可动叉指锚点(9)、固定端(11)、可动叉指锚点(13)位于衬底(15)上方并与衬底(15)上表面相接触，光栅主体(2)、光栅滑动端(3)、连接结构(4)、(5)、悬臂梁(6)、可动叉指(7)、定位栓(10)、定位栓(16)、可动叉指(12)位于衬底(15)上方且有一定的间隙，在衬底(15)的本体上制备空气隙(14)，空气隙(14)位于光栅主体(2)的正下方。
专利摘要本实用新型提供一种体积小、工艺兼容、无电磁干扰、可靠性及精度高的静电驱动集成化微型可调谐红外滤光器。有固定端1、8、11，光栅主体2、滑动端3，连接结构4和5、悬臂梁6、叉指7、12，锚点9、13，定位栓10、16，气隙14、衬底15。硅片上生长SiO
文档编号G02F1/01GK2572421SQ0227553
公开日2003年9月10日 申请日期2002年9月28日 优先权日2002年9月28日
发明者梁静秋 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所