專利名稱：一種mems光學(xué)干涉平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種MEMS光學(xué)干涉平臺。
背景技術(shù)：
干涉儀的工作原理是:從激光器發(fā)出的光束，經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直后由分光鏡分為兩路，并分別從固定反射鏡和可動反射鏡反射回來，之后匯合在分光鏡上產(chǎn)生干涉條紋，并通過移動可動反射鏡來觀察干涉條紋的變化。激光干涉儀配合各種折射鏡及反射鏡可以用來測量線性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等，并可作為精密工具機(jī)或測量儀器的校正工具。而干涉平臺是激光干涉儀的核心部件，傳統(tǒng)干涉平臺由固定反射鏡、可動反射鏡及分光鏡組成，上述固定反射鏡、可動反射鏡以及分光鏡空間搭建形成干涉平臺，由于其尺寸較大，組裝與調(diào)試過程復(fù)雜，調(diào)整精度較低，成本高，進(jìn)而影響了激光干涉儀的性價(jià)比。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為解決傳統(tǒng)的干涉平臺存在的體積大、組裝和調(diào)整過程復(fù)雜，精度低及成本高等問題，提出一種MEMS光學(xué)干涉平臺。為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種MEMS光學(xué)干涉平臺，所述MEMS干涉平臺包括硅片基座、第二鏡體、第一鏡體、至少兩組驅(qū)動臂以及阻擋件，其中，所述硅片基座上開設(shè)有對準(zhǔn)槽，所述阻擋件設(shè)置在所述對準(zhǔn)槽中；所述硅片基座的一側(cè)通過第一組驅(qū)動臂連接第二鏡體，相鄰一側(cè)通過第二組驅(qū)動臂連接第一鏡體。進(jìn)一步地，所·述硅片基座具有上層和底層，所述對準(zhǔn)槽為設(shè)置在所述硅片基座的上層上的矩形凹槽，該對準(zhǔn)槽的兩條相鄰邊設(shè)置在所述硅片基座的上層中并成90°直角，另兩條相鄰邊則設(shè)置為與所述硅片基座的底層的兩個相鄰側(cè)邊分別處于相同平面內(nèi)；所述硅片基座的上層、所述對準(zhǔn)槽與所述硅片基座的底層形成階梯狀結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地,所述第一鏡體為動鏡或固定鏡,所述第二鏡體為動鏡。進(jìn)一步地，所述對準(zhǔn)槽通過半導(dǎo)體刻蝕的方式加工而成。進(jìn)一步地，所述第二鏡體由第一組驅(qū)動臂連接在硅片基座的底層上，所述第一鏡體由第二組驅(qū)動臂連接在硅片基座的底層上；并且所述第二鏡體與所述第一鏡體所在的平面相互垂直。進(jìn)一步地，所述第一鏡體與第二鏡體為電熱驅(qū)動的MEMS微鏡。進(jìn)一步地，所述驅(qū)動臂為由至少兩層薄膜材料組成，且每層薄膜材料的熱膨脹系數(shù)不同。進(jìn)一步地，所述驅(qū)動臂為上下雙層結(jié)構(gòu)，一層為金屬層，另一層為氧化物層。進(jìn)一步地，所述驅(qū)動臂的偏轉(zhuǎn)角度通過其厚度、長度與寬度以及溫度控制，其最大偏轉(zhuǎn)角度大于90°。[0014]進(jìn)一步地，所述阻擋件為分光鏡或擋塊與分光鏡的組件。進(jìn)一步地，所述MEMS微鏡包括鏡體、邊框及連接在鏡體和邊框之間的鏡體驅(qū)動臂，所述鏡體驅(qū)動臂為電熱方式驅(qū)動的驅(qū)動臂，所述鏡體驅(qū)動臂具有與所述驅(qū)動臂同樣的材料層結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的有益效果為:(I)本實(shí)用新型將第一鏡體、第二鏡體與阻擋件放置在同一個硅片基座上，形成一個干涉平臺模塊，降低干涉儀的組裝難度；(2)第一鏡體與第二鏡體均采用體積較小的MEMS微鏡，構(gòu)成的干涉平臺體積也會比較小，且成本低；(3)利用半導(dǎo)體加工工藝，可以更加準(zhǔn)確對齊，減小組裝誤差；(4)通過控制驅(qū)動臂的工藝參數(shù)控制MEMS動鏡的移動，可以更加精確地觀察干涉情況。

圖1是本實(shí)用新型一種MEMS干涉平臺整體結(jié)構(gòu)示意圖一；圖2是本實(shí)用新型一種MEMS干涉平臺整體結(jié)構(gòu)示意圖二 ；圖3是圖1與圖2中的自傾斜MEMS微鏡示意圖4是圖1與圖2中的自傾斜MEMS微鏡結(jié)構(gòu)剖面圖；圖5是圖1與圖2中的自傾斜MEMS微鏡結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖1與圖2中的自傾斜MEMS微鏡高度調(diào)整示意圖；圖7是圖1與圖2中的自傾斜MEMS微鏡偏轉(zhuǎn)前后示意圖；圖8是圖1與圖2中的MEMS微鏡結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖8中的MEMS微鏡結(jié)構(gòu)的A-A剖視圖；圖10是圖1與圖2中的MEMS微鏡加工過程示意圖。圖中:1、第一鏡體；2、第二鏡體；3、驅(qū)動臂；4、硅片基座；5、對準(zhǔn)槽；6、阻擋件；7、支撐架；8、加工時位置；9、初始位置；11、第一鏡體鏡面；12、第一鏡體邊框；13、第一鏡體驅(qū)動臂；21、第二鏡體鏡面；22、第二鏡體邊框；23、第二鏡體驅(qū)動臂；31第一組驅(qū)動臂第一臂；32、第一組驅(qū)動臂第二臂；33第二組驅(qū)動臂第一臂；34、第二組驅(qū)動臂第二臂；41、上層；42、底層。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。如圖1、圖2所示為一種MEMS干涉平臺兩個視角方向示意圖，其包括硅片基座4、第二鏡體2、第一鏡體1、至少一組驅(qū)動臂3以及阻擋件6。其中，硅片基座4上開設(shè)有對準(zhǔn)槽5，所述對準(zhǔn)槽5中放置有阻擋件6 ;硅片基座4的一側(cè)通過第一組驅(qū)動臂31、32連接有第二鏡體2，相鄰一側(cè)通過第二組驅(qū)動臂33、34連接有第一鏡體I。硅片基座4具有上層41和底層42，對準(zhǔn)槽5為設(shè)置在硅片基座4的上層41上的矩形凹槽，通過半導(dǎo)體刻蝕方式加工而成，該對準(zhǔn)槽5的兩條相鄰邊設(shè)置在硅片基座4的上層41中并成90°直角，另兩條相鄰邊則設(shè)置為與硅片基座4的底層42的兩個相鄰側(cè)邊分別處于相同平面內(nèi)；硅片基座4的上層41、對準(zhǔn)槽5與硅片基座4的底層42形成臺階結(jié)構(gòu)。其中，第一鏡體I為動鏡或固定鏡，第二鏡體2為動鏡；優(yōu)選的，在本實(shí)施例中，第一鏡體I為固定鏡。(1)驅(qū)動臂3的設(shè)計(jì)如圖3、圖4所示為自傾斜MEMS微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，第二鏡體2由第一組驅(qū)動臂31、32連接在硅片基座4的底層42上，所述第一鏡體I由第二組驅(qū)動臂33、34連接在硅片基座4的底層42上；并且所述第二鏡體2與所述第一鏡體I所在的平面相互垂直；第一鏡體I與第二鏡體2的偏轉(zhuǎn)通過驅(qū)動臂3來實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動臂3為由至少兩種薄膜材料組成，且每層薄膜材料的熱膨脹系數(shù)不同；優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，驅(qū)動臂3由兩種 熱膨脹系數(shù)不同的材料組成的雙層梁結(jié)構(gòu)，加工過程中，其處于加工時位置8處，釋放后將會偏轉(zhuǎn)到初始位置9處。驅(qū)動臂3的偏轉(zhuǎn)角度可以通過其厚度、長度與寬度以及溫度控制，如圖5所示，其偏轉(zhuǎn)角度Θ由如下公式計(jì)算:
權(quán)利要求1.一種MEMS光學(xué)干涉平臺，其特征在于，所述MEMS光學(xué)干涉平臺包括硅片基座(4)、第二鏡體(2)、第一鏡體(I)、至少兩組驅(qū)動臂(3)以及阻擋件(6)，其中，所述硅片基座(4)上開設(shè)有對準(zhǔn)槽(5)，所述阻擋件(6)設(shè)置在所述對準(zhǔn)槽(5)中；所述硅片基座(4)的一側(cè)通過第一組驅(qū)動臂(31、32)連接第二鏡體(2)，相鄰一側(cè)通過第二組驅(qū)動臂(33、34)連接第一鏡體(O。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS光學(xué)干涉平臺，其特征在于，所述第一鏡體(I)為動鏡或固定鏡，所述第二鏡體(2)為動鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS光學(xué)干涉平臺，其特征在于，所述硅片基座(4)具有上層(41)和底層(42)，所述對準(zhǔn)槽(5)為設(shè)置在所述硅片基座(4)的上層(41)上的矩形凹槽，該對準(zhǔn)槽(5)的兩條相鄰邊設(shè)置在所述硅片基座(4)的上層(41)中并成90°直角，另兩條相鄰邊則設(shè)置為與所述硅片基座(4)的底層(42)的兩個相鄰側(cè)邊分別處于相同平面內(nèi)；所述硅片基座(4)的上層(41)、所述對準(zhǔn)槽(5)與所述硅片基座(4)的底層(42)形成階梯狀結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種MEMS光學(xué)干涉平臺，其特征在于，所述對準(zhǔn)槽(5)通過半導(dǎo)體刻蝕加工而 成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS光學(xué)干涉平臺，其特征在于，所述第一鏡體(I)由第二組驅(qū)動臂(33、34)連接在硅片基座(4)的底層(42)上，所述第二鏡體(2)由第一組驅(qū)動臂(31、32 )連接在硅片基座(4 )的底層(42 )上；并且所述第二鏡體(2 )與所述第一鏡體(I)所在的平面相互垂直。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS光學(xué)干涉平臺，其特征在于，所述第一鏡體(I)與第二鏡體(2 )為電熱驅(qū)動的MEMS微鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS光學(xué)干涉平臺，其特征在于，所述驅(qū)動臂(3)為由至少兩層薄膜材料組成，且每層薄膜材料的熱膨脹系數(shù)不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種MEMS光學(xué)干涉平臺，其特征在于，所述驅(qū)動臂(3)為上下雙層結(jié)構(gòu)，一層為金屬層，另一層為氧化物層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、7和8中任一項(xiàng)所述的一種MEMS光學(xué)干涉平臺，其特征在于，所述驅(qū)動臂(3)的偏轉(zhuǎn)角度通過其厚度、長度與寬度以及溫度控制，其最大偏轉(zhuǎn)角度大于90°。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS光學(xué)干涉平臺，其特征在于，所述阻擋件(6)為分光鏡、或擋塊與分光鏡的組件。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種MEMS光學(xué)干涉平臺，其特征在于，所述MEMS微鏡包括鏡體、邊框及連接在鏡體和邊框之間的鏡體驅(qū)動臂，所述鏡體驅(qū)動臂為電熱方式驅(qū)動的驅(qū)動臂，所述鏡體驅(qū)動臂具有與所述驅(qū)動臂(3)同樣的材料層結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種MEMS光學(xué)干涉平臺，所述MEMS光學(xué)干涉平臺包括硅片基座、第二鏡體、第一鏡體、驅(qū)動臂以及阻擋件，其中，所述硅片基座上開設(shè)有對準(zhǔn)槽，所述對準(zhǔn)槽中放置有所述阻擋件；所述硅片基座的一側(cè)通過第一組驅(qū)動臂連接有第二鏡體，相鄰一側(cè)通過第二組驅(qū)動臂連接有第一鏡體。將第一鏡體、第二鏡體與阻擋件放置在同一個硅片基座上，形成一個光學(xué)干涉平臺模塊，降低干涉儀的組裝難度；第一鏡體與第二鏡體均采用體積較小的MEMS微鏡，構(gòu)成的干涉平臺體積也會比較小，且成本低；利用半導(dǎo)體加工工藝，可以更加準(zhǔn)確對齊，減小組裝誤差；可通過控制驅(qū)動臂的工藝參數(shù)控制MEMS動鏡的移動范圍和速度；該微型干涉模塊可廣泛用于各種光學(xué)系統(tǒng)。
文檔編號G01B9/02GK203100675SQ201220568198
公開日2013年7月31日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者陳巧, 謝會開, 周亮 申請人:無錫微奧科技有限公司