专利名称：压电驱动法布里－珀罗腔可调光学滤波器件及制作方法
技术领域：
本发明涉及技术领域一种新型的法布里—珀罗腔(Fabry-Perot，以下简称FP)可调光学滤波器件，更确切地说，本发明涉及一种压电驱动FP腔可调光学滤波器件及制作方法，属于微机械结构领域。
已经进入市场的FP可调光学滤波通常采用光纤FP滤波结构，这种结构利用光纤端面作为高反射镜面，在光纤外附着压电拉伸机构，通过压电材料在加电后的伸缩改变两光纤端面的轴向间距，进而改变FP的腔长，从而实现可调滤波(Clayton et al.United States Patent5,073,004；Stephen R.Mallinson，Applied Optics，430-436，Vol.26，No.3，1February1987；J.Stone，ElectronicLetter，504-505，Vol.21，No.11，23rd，May，1985)。这种方案优点是可以达到几百乃至上千精细度，调谐速度为毫秒级，性能可靠，重复性好。缺点是需精细调节光纤径向偏差及两光纤端面的平行度，制作成本高，器件体积偏大，大量采用装配工艺，难于与IC工艺兼容，不利于和其它光电器件集成，不利于批量化生产。
利用MEMS技术制作的FP可调滤波器作为一种全新的方案引起了各界的广泛重视。它通过微机械技术在一个很小的空间内制作出FP腔体和静电驱动机构，通过静电力调节FP两镜面的平行度和改变两镜面的间距进而改变腔长。MEMS可调滤波器调谐速度快，可达到亚毫秒乃至微秒量级，制作工艺同IC工艺兼容，可以大规模生产，是一种极具竞争力的选择。但这种方案一般采用表面工艺(A.Spisser，etc.IEEE Photon.Technol.Lett.，vol.10，pp.1259-1261，Sept.1998；A.T.T.D.Tran，etc.IEEE Photon.Technol.Lett.，vol.8，pp.393-395，Sept.1996)或体硅键合工艺(J.S.Harper，etc.Electronics Letters，Vol.25，No.16，3rd August 1989；J.H.Jerman，etc.Sensors and Actuators A，vol.29，pp151-158，1991)制作，工艺复杂，成品率较低，器件性能受外界环境因素，如温度、湿度、振动等，影响较大，其可靠性还需要进一步的检验。目前市场上虽已有个别公司在出售此类型的可调滤波器，终因价格高昂，不能适宜大批量提供。距离光通信市场的实际要求还有一定差距。
发明内容
本发明目的在于提供一种FP腔可调光学滤波器件的结构设计及制作方法。它是将压电驱动方式的稳定性同MEMS批量加工的优势结合起来，并采用特殊的阻挡块结构设计保证腔体两平行镜面的平行度，降低了装配难度，从而保证器件性能。本设计采用体硅工艺，结构简单，成本低廉，没有细梁等易受外界影响的部件，体积小，易于大批量制作。本设计具有极强的工艺可行性，器件可靠性有保障，性能优异，必将在光通信系统和光电子器件领域发挥重要作用。
本发明提供的一种压电驱动的FP可调光滤波器的结构单元的特征在于它是由A、B、C三个部分紧密结合而成，如图1所示。A可为硅体、玻璃或其它易于微机械加工的体材料，B为压电体材料，C为SOI硅片或普通硅片。其中(1)A上有上硅体1，上增透膜2，上高反膜3，左端金属上电极4，右端金属上电极5共五个部分。根据不同工艺过程，上硅体1、左端金属上电极4、右端金属上电极5可以相互导通，也可以相互绝缘。
(2)B有完全相同且分离的两块分别位于左右，每一块上有压电体6，压电体上层金属7，压电体下层金属8，以及用于同A、C部分粘合的上胶层9、下胶层10等五个部分。FP腔体由分离的两块压电块、一上高反膜3和一下高反膜13构成。
(3)C上有底硅层11、高台12、下高反膜13、下增透膜14、左端金属下电极15、右端金属下电极16等六个部分，在制作过程中C上还会产生阻挡块17，最后制作完毕后阻挡块17被去掉。高台12位于C在Y轴方向的中央。
其基本工作原理为构成A、C二部分的基本材料(如硅或玻璃等)对一定波长范围内的光线透明(如光通信中通行的1.3微米和1.55微米的红外光)，A、C二部分蒸镀高反膜的两个平面相互平行，构成一个FP腔，由腔外沿Z轴，在某些情况下，可以偏离Z轴具体角度，入射的光线在FP腔的两高反射膜镜面之间多次反射，进行多光束干涉。最后只有一定波长的光能透射至器件另一端，同理，也只有一定波长的光能被反射回去，可以在相应位置用光纤器件接受特定波长透射光或反射光，从而达到光学滤波的功能。在其它条件不变的情况下，透射(或反射)的波长同FP腔的腔长存在函数关系。在上电极4或5和下电极15或16之间加上电压，则压电体6在Z轴方向的电场的作用下会发生电致伸缩效应，从而带动附着在其上的上硅体1和高台12发生相对Z轴向位移，从而改变了FP腔的腔长，最终改变了透射(或反射)的光波的中心波长。压电体伸缩长度同施加电压值之间存在固定的函数关系。由此实现了以电信号对光滤波中心波长的调谐，最终实现了可调滤波器的功能。
本发明提供的压电驱动FP腔可调光学滤波器件制备工艺简述下(1)A部分的制备，如图2所示。图2(a)所示光片可为硅片或玻璃。可用干法刻蚀或腐蚀的方法沿X轴方向制作一定数量的穿通槽。此穿通槽的主要作用是在蒸镀金属电极时，槽的侧面可以蒸上金属，从而可以将对应上增透膜2和上高反膜3上的金属电极连起来，穿通槽还可以造成A部分在Y轴方向的长度小于C部分在Y轴方向的长度，从而可以直接将金属引线从下电极14或1 5引出，如图6所示。穿通槽作好后，在相应面上长好增透膜和高反膜。用涂胶或其它方法保护好以备通光的面积后，在与Z轴相垂直的两表面蒸上金属(可为金、铝或其它可做电极的金属)，再将不要的金属剥离，即可完成A部分的制备。
(2)B部分制备。将压电体制成薄片，厚度即为压电体6在Z轴方向的长度，上下两表面应尽可能平行，两表面蒸上金属，进行极化，再切割成长条(如图4(a)中B所示)，长条宽度即为压电体6在Y轴防线的长度。
(3)C部分的制备。如图3所示。图3(a)为未加工的SOI硅片，在上面用刻蚀或腐蚀的方法做出阻挡块17，如图3(b)所示，因为有SOI硅片中间的氧化层保护，所以制作出的阻挡块17的高度即其在Z轴方向的长度即为SOI硅片顶层硅的厚度。亦可利用普通硅片先腐蚀或刻蚀出一定深度的阻挡块17，再制作出高台12和底层硅11等结构。还可利用选择性外延生长工艺在普通硅片上外延出一定高度的阻挡块17，再制作出高台12盒底层硅11等结构。氧化图3(b)所示图形后，再对其进行光刻，刻蚀或腐蚀出高台12和底层硅11。如图3(c)所示。将所得图形去掉氧化硅，在相应表面长上下高反膜13和下增透膜14，C部分制作可告完成。
(4)装配。如图4所示。图4(a)为装配前的A、B、C三部分相对方位。图4(b)为装配后的整个片子示意图。此时B与A、C之间各有专用粘合胶存在，可以在一定温度下固化。在固化的同时，在Z轴方向施加向里的压力，胶9和10均被挤压，但由于有阻挡块17的存在，上高反膜3和下高反膜13的Z轴向间距固定于阻挡块的高度。由于各个阻挡块的高度决定于SOI顶层硅的厚度，一致性好。而当用普通硅片时，阻挡块的高度决定于腐蚀、刻蚀的深度或选择性外延生长的高度。以上工艺较好地保证了两高反射镜面的平行度。
(5)划片分割。待胶9和10完全固化之后，先沿A上的穿通槽将图4(b)图形划成长条，再沿Y轴方向将各个长条划成如图1单个单元。若A、C等原片大小为4英寸，则可以制作几百乃至上千个独立单元，真正实现了批量生产。
(6)引电极，如图6所示。图6(a)为前视图，图6(b)为斜视图。
阻挡块17的作用示意如图5所示，设两个相距最近的阻挡块的高度分别为h1、h2，横向间距为L，则A、C相互压紧后两高反膜平面之间夹角θ为|h2-h1|/L弧度，|h2-h1|由SOI硅片制作工艺决定，一般可达到1微米乃至更低，L若取四英寸片子的半径，即50.8mm，则夹角θ可达到0.00002弧度，即4″左右。
四条电极引线18、19、20、21的作用各个引线均相互绝缘，可以将18和19共地，可用电路设计预先在20或21预置一定电压，可进一步调节两平行镜面的平行度。然后再根据滤波的需要进一步同时在20、21施加额外电压，即可进行高性能的可调滤波。同理，也可将20或21共地，在18和19上施加电压。
本发明提供的压电驱动FP腔可调光学滤波器，除上面所述结构之外，还有上高反膜3不是平面型而是在其中央做成一个凹的柱面、球面或近似柱面、球面22，构成一个“平凹”FP谐振腔，即一个为平面，另一个为柱面、球面或近似柱面、球面。
本结构基本工作原理为构成A、C二部分的基本材料(如硅或玻璃等)对一定波长范围内的光线透明(如光通信中通行的1.3微米和1.55微米的红外光)，A、C二部分蒸镀高反膜的两个面一个为平面，一个为柱面或球面，柱面或球面的法线方向与另一个平面垂直，构成一个“平凹”FP谐振腔，由腔外沿Z轴，在某些情况下，可以偏离Z轴一定角度，入射的光线在FP腔的两高反射膜镜面之间多次反射，进行多光束干涉。最后只有一定波长的光能透射至器件另一端，同理，也只有一定波长的光能被反射回去，可以在相应位置用光纤器件接受特定波长透射光或反射光，从而达到光学滤波的功能。在其它条件不变的情况下，透射(或反射)的波长同FP腔的腔长存在函数关系。在上电极4或5和下电极15或16之间加上电压，则压电体6在Z轴向电场的作用下会发生电致伸缩效应，从而带动附着在其上的上硅体1和高台12发生相对Z轴向位移，从而改变了FP腔的腔长，最终改变了透射(或反射)的光波的中心波长。压电体伸缩长度同施加电压值之间存在固定的函数关系。由此实现了以电信号对光滤波中心波长的调谐，最终实现了可调滤波器的功能。
其制备工艺于上面第一种基本相同，仅在步骤(1)的A制作中，再加一个利用腐蚀、刻蚀或其它机械的方法制作柱面、球面或近似柱面、球面22，其法线方向与另一个平面垂直。
图1单元前视图。图1(a)为装配之前的各部分图；图1(b)为装配完后的单元图；图1(c)为带有阻挡块结构的装配完后的单元图，带有阻挡块结构的单元最后被舍弃。
图2A部分制作示意图。图2(a)为未加工的硅体、玻璃或其它易于微机械加工的体材料，图2(b)为制作了穿通槽的示意图。
图3C部分制作示意图。图3(a)为未加工的SOI硅体或普通硅片，图3(b)为加工出阻挡块17的SOI硅体或普通硅片，图3(c)为加工出底硅层11和高台12的SOI硅体或普通硅片。
图4划片前装配示意图。图4(a)为未结合的A、B、C三部分示意图。图4(b)为结合完后待划片的A、B、C三部分示意图。
图5阻挡块保证平行度原理示意图。
图6划片后单元压上左上金属线18、右上金属线19、左下金属线20、右下金属线21的示意图。图6(a)为前视图，图6(b)为斜视图。
图7A部分的变形结构。图7(a)为A、B、C三部分的装配前视图，图7(b)为单元压上金属引线后的示意图。
图中1-上硅体，2-上增透膜，3-上高反膜，4-左端金属上电极，5-右端金属上电极，6-压电体，7-压电体上层金属，8-压电体下层金属，9-上胶层，10-下胶层，11-底硅层，12-高台，13-下高反膜，14-下增透膜，15-左端金属下电极，16-右端金属下电极，17-阻挡块，18-左上金属线，19-右上金属线，20-左下金属线，21-右下金属线，22-柱面或球面。
当A、B、C三部分几何在一起时，A、C二部分靠中间B左右两块压电体上胶层9和下胶层10相结合，从而FP腔体由分开的二压电块、一上高反膜3和一下高反膜13构成。
本实施例各部分结构特征和相互关联性1.上硅体1平面垂直于Z轴，主要构成上反射镜面和承载上增透膜2、上高反膜3、左端金属上电极4，右端金属上电极5，上体硅平面关于XZ平面对称，上硅体1在Y轴方向的长度小于底层硅11和高台12下表面在Y轴方向的长度；2.底层硅11、高台12由同一块体硅形成，其平面垂直于Z轴，最下端面重合。底层硅11、高台12各自关于XZ平面对称，在X轴方向的长度相等，高台12在Z轴方向的长度大于底层硅11，高台12中心位于XYZ坐标轴原点；3.每一块压电块6为一六面体，在一个完整单元中有两个压电体6，相互关于XZ平面对称，在X轴方向的长度同上体硅1相等，在Y轴方向的长度小于或等于相应金属上电极(左端金属上电极4或右端金属上电极5)在Y轴方向长度之差的一半，在Z轴方向的长度略小于阻挡块17上表面和底层硅11上表面在Z轴方向的间距，在Z轴方向电场下，压电体6在Z轴方向伸缩。
4.阻挡块17位于高台12上，其最初为SOI材料的顶层硅，在X轴方向长度小于或等于高台12在X轴方向的长度，关于XZ平面对称，在Z轴方向的长度由SOI材料本身决定，这个长度也是FP腔的初始腔长；5.上高反膜3为介质膜(多个光学厚度为四分之一工作波长的高折射率层和低折射率层的相互叠加)或金属膜，位于上硅体下表面，主要构成FP腔的上反射平面，其在X轴、Y轴方向的长度等同于上硅体1；6.下高反膜13为介质膜(多个光学厚度为四分之一工作波长的高折射率层和低折射率层的相互叠加)或金属膜，位于底层硅11和高台12的上表面，其中高台12上的高反膜构成FP腔的下反射平面，在有阻挡块17的单元，下高反膜13位于阻挡块17和底层硅11的上表面，最后舍弃，其在X轴、Y轴方向的长度等同于底层硅11和高台12的下表面；7.上增透膜2为介质膜，位于上硅体1的上表面，目的是使光信号低损耗地入射至上高反膜3表面或低损耗地由上高反膜3表面出射至器件外部，其在X轴、Y轴方向的长度等同于上硅体1；8.下增透膜14为介质膜，位于底层硅11和高台12的下表面，目的是使光信号低损耗地由下高反膜13表面出射至器件外部或低损耗地入射至下高反膜13表面，其在X轴、Y轴方向的长度等同于底层硅11和高台12的下表面；9.压电体上层金属7位于压电体6的上表面，压电体下层金属8位于压电体6的下表面，其主要起极化压电体的作用，并使所加电场在压电体中在XY平面上分部均匀；10.左端金属上电极4位于上增透膜2的上表面左端和上高反膜3的下表面左端，这两表面的金属通过上硅体1的左端侧面蒸镀金属从而导通，并同上硅体1绝缘，左端金属上电极4在Y轴方向的长度小于或等于上硅体1和高台12在Y轴方向长度之差的一半，并大于或等于压电体6在Y轴方向的长度，左端金属上电极4同右端金属上电极5相对于XZ平面对称；11.右端金属上电极5位于上增透膜2的上表面右端和上高反膜3的下表面右端，这两表面的金属通过上硅体1的左端侧面蒸镀金属从而导通，并同上硅体1绝缘，右端金属上电极5在Y轴方向的长度小于或等于上硅体1和高台12在Y轴方向长度之差的一半，并大于或等于压电体6在Y轴方向的长度，有端金属上电极5同左端金属上电极4相对于XZ平面对称；12.左端金属下电极15位于下高反膜13上表面左端，在高台12的左边，其在Y轴方向的长度等于底层硅11(不包括高台12)的一半；13.右端金属下电极16位于下高反膜13上表面右端，在高台12的右边，其在Y轴方向的长度等于底层硅11(不包括高台12)的一半；14.胶层9位于金属上电极4或5和压电体上层金属7之间，胶层10位于金属下电极15或16和压电体下层金属8之间，主要起将A、B、C三者粘合的作用，其在Z轴方向的长度可调；实施例2如图7所示，本实施例上硅体1的下表面中央为一个凹的柱面、球面或近似柱面、球面22，其法线方向与另一平面垂直，构成“平凹”FP谐振腔。
本实施例其它同实施例1。
实施例3将实施例1、2中制作C部分的SOI硅片换成普通硅片，利用普通硅片先腐蚀或刻蚀出一定深度的阻挡块17，需要对腐蚀出阻挡块17后的底面再进行抛光工艺，提高表面质量，再利用腐蚀或刻蚀的工艺制作出高台12和底硅层11等其它结构。其它同实施例1、2。
实施例4将实施例3中普通硅片用选择性外延生长的办法在原表面上生长出一定高度的阻挡块17，在利用腐蚀或刻蚀的工艺在普通硅片原表面制作出高台12和底硅层11等其它结构。其它同实施例1、2、3。
权利要求
1.一种压电驱动法布里—珀罗腔可调光学滤波器件，其特征在于它由A、B、C三部份紧密结合构成，其中(1)A上有上硅体(1)、上增透膜(2)、上高反膜(3)、左端金属上电极(4)、右端金属上电极(5)共五个部分；上硅体(1)平面垂直Z轴，上高反膜(3)位于上硅体下表面，主要构成FP的上反射面，其在X轴、Y轴方向的长度等用于上硅体(1)；上增透膜(2)位于上硅体(1)上表面，其在X轴、Y轴方向的长度等同于上硅体(1)；左端和右端金属上电极(4)、(5)分别位于上增透膜的上表面左端、右端和上高反膜(3)的下表面左端、右端；(2)B有完全相同且分离的两块分别位于左右，每一块上有压电体(6)、压电体上层金属(7)、压电体下层金属(8)；压电体上层金属(7)和下层金属(8)分别位于压电体(6)的上表面和下表面；FP腔体由分离的两块压电块、一上高压反膜(3)和一下高反膜(13)构成；形成平面型FP腔体；(3)C上有底硅层(11)、高台(12)、下高反膜(13)、下增透膜(14)、左端金属下电极(15)、右端金属下电极(16)六个部分，左端和右端金属下电极(15)、(16)分别位于下高反膜(13)上表面的左、右端，在高台(12)左、右边；在Y轴方向的长度等于底层硅(11)的一半；底层硅(11)和高台(12)由同一块体硅形成，平面垂直于Z轴，最下端面重合；高台(12)位于C在Y轴方向的中央；下高反射膜(13)位于底层硅(11)和高台(12)的上表面，高台(12)上的高反膜构成FP腔的面反射面，下增透膜(14)位于底层硅(11)和高台(12)的下表面，其在X轴、Y轴方向的长度等同于底层硅(11)和高台(12)的下表面。
2.按权利要求1所述压电驱动法布里—珀罗腔可调光学滤波器件，其特征在于上胶层(9)位于左、右金属上电极(4)、(5)和压电体上层金属(7)之间；下胶层(10)位于左、右金属下电极(14)、(15)之间；B和A、C二部分的紧密结合是靠压电块上的上胶层(9)和下胶层(10)粘合实现的。
3.按权利要求1所述的压电驱动法布里—珀罗腔可调光学滤波器件，其特征在于所述的A部分的上硅体或为玻璃为易于微机械加工的体材料；它与左端金属上电极(4)、右端金属上电极(5)或相互导通，或相互绝缘。上体硅(1)在Y轴方向的长度小于底层硅(11)和高台(12)下表面在Y轴方向的长度；上高反膜为介质膜或金属膜，上增透膜为介质膜；C部分的下高反膜为介质膜或金属膜，下增透膜为介质膜。
4.按权利要求1所述压电驱动法布里—珀罗腔可调光学滤波器件的制作方法，其特征在于(1)A部分的制备用干法刻蚀或腐蚀的方法沿X轴方向制作出一定数量的穿通槽，槽的侧面蒸上金属，从而将对应上增透膜(2)和上高反膜(3)上的金属电极连起来，穿通槽还可造成A部分在Y轴方向的长度小于C部分在Y轴方向的长度，从而直接将金属引线从下电极(14)或(15)引出；穿通槽作好后，在相应面上长好增透膜和高反膜；用涂胶保护好以备通光的面积后，在与Z轴相垂直的两表面蒸上金属，再将不要的金属剥离；(2)B部分制备将压电体制成薄片，厚度即为压电体(6)在Z轴方向的长度，上下表面应平行，两表面蒸上金属，进行极化，再切割成长条，长条宽度即为压电体(6)在Y轴防线的长度；(3)C部分的制备在未加工的SOI硅片上用刻蚀或腐蚀的方法制作出阻挡块(17)，制作出的阻挡块(17)的高度即其在Z轴方向的长度，等于SOI硅片顶层硅的厚度；或利用普通硅片先腐蚀或刻蚀出一定深度的阻挡块(17)，再制作出高台(12)和底层硅(11)结构；或用选择性外延生长工艺在普通硅片上外延生长阻挡块(17)，再制作出高台(12)盒底层硅(11)结构；(4)装配B与A、C之间各有专用粘合胶存在，在一定温度下固化，在固化的同时，在Z轴方向施加向里的压力，胶(9)和(10)均被挤压，上高反膜(3)和下高反膜(13)的Z轴向间距取决于阻挡块(7)的高度；(5)划片分割和引电极待胶(9)和(10)完全固化之后，先沿A上的穿通槽划成长条，再沿Y轴方向将各个长条划成单个单元；四条电极引线(18、19、20、21)相互绝缘；或将(18、19)共地，(20、21)施加电压，或将(20、21)共地，(18、19)上施加电压。
5.按权利要求4所述压电驱动法布里—珀罗腔可调光学滤波器件的制作方法，其特征在于所述阻挡块高度取决于SOI顶层硅的厚度，用普通硅片时，阻挡高度取决于腐蚀、刻蚀的深度或选择性外延生长的高度。
6.一种压电驱动法布里—珀罗腔可调光学滤波器件，其特征在于它由A、B、C三部份紧密结合构成，其中(1)A上有上硅体(1)、上增透膜(2)、上高反膜(3)、左端金属上电极(4)、右端金属上电极(5)共五个部分；上硅体(1)平面垂直Z轴，上高反膜(3)位于上硅体下表面，主要构成FP的上反射面，其在X轴、Y轴方向的长度等用于上硅体(1)；上增透膜(2)位于上硅体(1)上表面，其在X轴、Y轴方向的长度等同于上硅体(1)；左端和右端金属上电极(4)、(5)分别位于上增透膜的上表面左端、右端和上高反膜(3)的下表面左端、右端；(2)B有完全相同且分离的两块分别位于左右，每一块上有压电体(6)、压电体上层金属(7)、压电体下层金属(8)；压电体上层金属(7)和下层金属(8)分别位于压电体(6)的上表面和下表面；FP腔体由分解的两块压电块，一个凹的柱面、球面或近似柱面、球面与高反膜(22)及一下高反膜(13)构成平凹型谐振控；(3)C上有底硅层(11)、高台(12)、下高反膜(13)、下增透膜(14)、左端金属下电极(15)、右端金属下电极(16)六个部分，左端和右端金属下电极(15)、(16)分别位于下高反膜(13)上表面的左、右端，在高台(12)左、右边；在Y轴方向的长度等于底层硅(11)的一半；底层硅(11)和高台(12)由同一块体硅形成，平面垂直于Z轴，最下端面重合；高台(12)位于C在Y轴方向的中央；下高反射膜(13)位于底层硅(11)和高台(12)的上表面，高台(12)上的高反膜构成FP腔的面反射面，下增透膜(14)位于底层硅(11)和高台(12)的下表面，其在X轴、Y轴方向的长度等同于底层硅(11)和高台(12)的下表面。
7.按权利要求6所述压电驱动法布里—珀罗腔可调光学滤波器件，其特征在于上胶层(9)位于左、右金属上电极(4)、(5)和压电体上层金属(7)之间；下胶层(10)位于左、右金属下电极(14)、(15)之间；B和A、C二部分的紧密结合是靠压电块上的上胶层(9)和下胶层(10)粘合实现的。
8.按权利要求6所述的压电驱动法布里—珀罗腔可调光学滤波器件，其特征在于所述的A部分的上硅体或为玻璃为易于微机械加工的体材料；它与左端金属上电极(4)、右端金属上电极(5)或相互导通，或相互绝缘。上体硅(1)在Y轴方向的长度小于底层硅(11)和高台(12)下表面在Y轴方向的长度；上高反膜为介质膜或金属膜，上增透膜为介质膜；C部分的下高反膜为介质膜或金属膜，下增透膜为介质膜。
9.按权利要求1所述压电驱动法布里—珀罗腔可调光学滤波器件的制作方法，其特征在于(1)A部分的制备用干法刻蚀或腐蚀的方法沿X轴方向制作出一定数量的穿通槽，槽的侧面蒸上金属，从而将对应上增透膜(2)和上高反膜(3)上的金属电极连起来，穿通槽还可造成A部分在Y轴方向的长度小于C部分在Y轴方向的长度，从而直接将金属引线从下电极(14)或(15)引出；穿通槽作好后，在相应面上长好增透膜和高反膜；用涂胶保护好以备通光的面积后，在与Z轴相垂直的两表面蒸上金属，再将不要的金属剥离；利用腐蚀、刻蚀方法制柱顼、球面或近似柱面、球面(22)其法线方向与另一个平面垂直；(2)B部分制备将压电体制成薄片，厚度即为压电体(6)在Z轴方向的长度，上下表面应平行，两表面蒸上金属，进行极化，再切割成长条，长条宽度即为压电体(6)在Y轴防线的长度；(3)C部分的制备在未加工的SOI硅片上用刻蚀或腐蚀的方法制作出阻挡块(17)，制作出的阻挡块(17)的高度即其在Z轴方向的长度，等于SOI硅片顶层硅的厚度；或利用普通硅片先腐蚀或刻蚀出一定深度的阻挡块(17)，再制作出高台(12)和底层硅(11)结构；或用选择性外延生长工艺在普通硅片上外延生长阻挡块(17)，再制作出高台(12)盒底层硅(11)结构；(4)装配B与A、C之间各有专用粘合胶存在，在一定温度下固化，在固化的同时，在Z轴方向施加向里的压力，胶(9)和(10)均被挤压，上高反膜(3)和下高反膜(13)的Z轴向间距取决于阻挡块(7)的高度；(5)划片分割和引电极待胶(9)和(10)完全固化之后，先沿A上的穿通槽划成长条，再沿Y轴方向将各个长条划成单个单元；四条电极引线(18、19、20、21)相互绝缘；或将(18、19)共地，(20、21)施加电压，或将(20、21)共地，(18、19)上施加电压。。
10.按权利要求6所述压电驱动法布里—珀罗腔可调光学滤波器件及制作方法以，其特征在于所述阻挡块高度取决于SOI顶层硅的厚度，用普通硅片时，阻挡高度取决于腐蚀、刻蚀的深度或选择性外延生长的高度。
全文摘要
本发明提供一种法布里－珀罗(FP)腔可调光学滤波器件及制作方法。其特征在于将压电驱动方式的稳定性同MEMS批量加工的优势结合起来，并采用特殊的阻挡块结构设计保证腔体两平行镜面的平行度，降低了装配难度，从而保证器件性能。所提供的FP腔体由分解的二块压电块，一上高反膜和一下高反膜构成。上高反膜或为平面型或为凹的球面、柱面或为凹的近似球面、柱面，分别形成平面型或“平凹型”FP谐振腔。本发明工艺，结构简单，成本低廉，没有细梁等易受外界影响的部件，体积小，易于大批量制作，器件稳定可靠，性能优异。
文档编号G02B6/30GK1456923SQ0312887
公开日2003年11月19日 申请日期2003年5月26日 优先权日2003年5月26日
发明者向民, 吴亚明, 李毅, 王跃林 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所