[發明專利]可變光衰減器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201010199618.7
• 申請日: 2010-06-08
• 公開（公告）號: CN101881881A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 吳文剛;陳慶華;杜博超;張海霞;郝一龍
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08;B81C1/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及微電子機械系統(Micro?Electro?Mechanical?systems，MEMS)光開關技術領域，尤其涉及一種無可動部件的可變光衰減器件及其制備方法。

背景技術

采用MEMS技術實現的光開關具有體積小、重量輕、能耗低、性能穩定等優點。隨著光纖通訊技術和密集波分復用系統的飛速發展，MEMS可變光衰減器作為重要的光波導器件，得到了越來越廣泛的應用。目前有關MEMS光衰減器的研究已有很多報道。

適用于振動環境中對器件可靠性要求高的場合的可變光衰減器件是當前MEMS光開關技術發展亟待突破的一個關鍵技術。無可動部件的可變光衰減器件具有體積更小、重量更輕、成本更低、以及可靠性更高等優點。通過無可動部件的工作原理，研制出低成本、高性能的可變光衰減器件，將極大的提高MEMS通訊類光學器件的性能和應用范圍。然而，制造高可靠性、低成本的適用于振動環境中對器件可靠性要求高的場合的可變光衰減器件存在著巨大的困難。就目前來看，在世界范圍內，仍然通過可動部件來驅動(如靜電梳齒驅動或熱驅動)反射面來實現光纖光信號的衰減，對于工作在振動環境中的器件可靠性要求高的場合，目前的技術還很難滿足。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：提供一種可滿足振動環境中對器件的可靠性要求、成本低、且性能高的無可動部件的可變光衰減器件。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供一種可變光衰減器件，該器件包括：硅基座以及與所述硅基座鍵合的玻璃基座，所述硅基座設置有垂直光反射面、以及以所述光反射面為一側面的加熱空腔，所述加熱空腔與所述玻璃基座的部分上表面圍成密封腔體，在所述密封腔體內的玻璃基座的上表面上設置有加熱部件。

其中，所述加熱部件由金屬或合金材料構成。

其中，所述加熱部件呈多重折疊走向。

本發明還提供了一種上述可變光衰減器件的制備方法，該方法包括步驟：

S1.選取設定厚度的雙拋N型硅片作為硅基座；

S2.在所述硅基座上形成氧化硅掩膜，并通過濕法腐蝕，獲得垂直的光反射面；

S3.通過雙面對準，在所述硅基座底面形成氧化硅掩膜，干法刻蝕，獲得加熱腔體；

S4.選取設定厚度的硼硅玻璃作為玻璃基座；

S5.在所述玻璃基座上淀積金屬或合金，掩膜后刻蝕或腐蝕出設定形狀的加熱部件；

S6.將所述硅基座加熱空腔和玻璃基座的加熱部件對準，通過硅-玻璃陽極鍵合，完成可變光衰減器件的制備。

其中，所述硅片及所述硼硅玻璃的設定厚度均為400±10微米。

其中，所述光反射面晶向為{1，1，1}。

其中，在步驟S2中，使用KOH溶液進行濕法腐蝕。

(三)有益效果

本發明的可變光衰減器件，適用于振動環境中對器件可靠性要求高的應用場合，且結構簡單，封裝的難度和成本低；本發明的制備方法可以采用常規MEMS工藝設備，實現大批量制造，且工藝過程簡單，與多種類型的MEMS器件工藝兼容，可用于實現功能更廣泛、更強大的微光集成系統。

附圖說明

圖1(a)為依照本發明一種實施方式的可變光衰減器件的立體透視圖；

圖1(b)為依照本發明一種實施方式的可變光衰減器件的立體圖；

圖2為依照本發明一種實施方式的可變光衰減器件玻璃基座結構示意圖；

圖3(a)-圖3(b)為依照本發明一種實施方式的可變光衰減器件的硅基座立體結構圖；

圖4為依照本發明一種實施方式的可變光衰減器件應用時的立體透視圖；

圖5(a)-圖5(b)為依照本發明一種實施方式的可變光衰減器件原理示意圖；

圖6(a)-圖6(f)為依照本發明一種實施方式的可變光衰減器件制備方法的主要制備過程示意圖。

具體實施方式

本發明提出的可變光衰減器件及其制備方法，結合附圖和實施例詳細說明如下。

如圖1-3所示，依照本發明一種實施方式的可變光衰減器件包括：硅基座1以及與硅基座1鍵合的玻璃基座3，硅基座1設置有垂直光反射面11、以及以光反射面11為一側面的加熱空腔12，加熱空腔12與玻璃基座3的部分上表面圍成密封腔體，屬于密封腔體的玻璃基座3的上表面上設置有加熱部件2，加熱部件2由金屬或合金材料構成，其加熱方式是電阻式加熱，為了增加其長度，加熱部件2呈多重折疊走向，當加熱空腔12因加熱部件2的發熱而發生形變時，光反射面11也將相應地發生形變。