[發(fā)明專利]平行度可調(diào)的微機電系統(tǒng)法布里珀羅腔波長可調(diào)諧濾波器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210407660.2
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN102866497A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設計）人: 莊須葉;張建飛;姚軍;邱傳凱;周崇喜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G02B26/00
• 分類號: G02B26/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及微光機電系統(tǒng)技術(shù)領域，特別涉及一種適用于光纖通信系統(tǒng)的平行度可調(diào)的微機電系統(tǒng)法布里珀羅腔波長可調(diào)諧濾波器。

背景技術(shù)

在波長可調(diào)濾波器領域，微機電系統(tǒng)(MEMS)波長可調(diào)濾波器具有體積小，能耗低、響應速度快、驅(qū)動電壓低以及與集成電路兼容性好等優(yōu)點，而在光纖通信系統(tǒng)中備受青睞?；谖C電系統(tǒng)技術(shù)制作的法布里珀羅腔(Fabry-Perot)濾波器是通過微機電驅(qū)動裝置，在法布里珀羅腔的前、后腔面上加反偏電壓，利用靜電力或熱應變的作用使腔長收縮或增長，從而持續(xù)調(diào)節(jié)濾波器的諧振波長?？諝馇晃C電系統(tǒng)法布里珀羅腔濾波器的調(diào)諧范圍大，精度高而且驅(qū)動簡單，是未來微濾波器的首選方案。微機電系統(tǒng)法布里珀羅腔可調(diào)諧濾波器正在朝著大陣列、小尺寸、高頻率、大調(diào)諧范圍，以及多自由度方向發(fā)展。這些方面是相互制約的，更小的單元尺寸帶來的是更高的固有頻率，更大的調(diào)諧范圍以及更低的驅(qū)動電壓。

目前國際上研制的微機電系統(tǒng)法布里珀羅腔濾波器各具特色，但也各存一些局限，比如材料生長困難、工藝難度大、調(diào)諧電壓較高等。實際工作中衡量法布里珀羅腔濾波器性能優(yōu)良的指標，分別是精細常數(shù)、峰值透射率、反襯度。法布里珀羅腔前、后反射腔面的平行度是影響這三項指標好壞的主要因素，腔面平行度直接影響到微機電系統(tǒng)法布里珀羅腔精細常數(shù)和對波長選擇的靈敏性，所以反射腔面的平行度是微機電系統(tǒng)法布里珀羅腔濾波器的重要參數(shù)之一。然而在實際工作中，由于加工工藝誤差的存在，支撐腔面結(jié)構(gòu)的各梁的形狀尺寸不能嚴格保證一致，且受殘余應力以及鍍膜工藝的影響，梁的內(nèi)部微結(jié)構(gòu)不均一，材料特性不同，像楊氏模量、泊松比、導電率等不同，導致在實際應用中的微機電系統(tǒng)法布里珀羅腔的前、后腔面的平行度很差，濾波效果與設計值偏離很大，實際應用效果很差。一種新型微機電系統(tǒng)法布里珀羅濾波器的設計與分析。光學學報，2012，In?Press報道，作者通過將光柵和法布里珀羅腔相結(jié)合研制了一種新型濾波器，但在濾波器的法布里珀羅腔變形時，無法對因加工誤差的影響而造成的腔面形貌的畸變進行調(diào)節(jié)，平行度不能保證。此外，濾波器還需要一個額外的頂部反射鏡，反射鏡與支撐結(jié)構(gòu)的應力不匹配等因素更加劇了濾波器變形時法布里珀羅腔的不平行度，限制了濾波器的實用性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：消除加工過程中的工藝誤差對微機電系統(tǒng)法布里珀羅腔前、后腔面平行度的影響，保證法布里珀羅腔濾波器的前、后腔面在使用過程中始終保持好的平形度。本發(fā)明的目的是設計一種平行度可調(diào)節(jié)的微機電系統(tǒng)法布里珀羅腔波長可調(diào)諧濾波器，它通過在偏轉(zhuǎn)電極上加不同的電壓，在上、下電極處產(chǎn)生不同大小的靜電力，來調(diào)整因加工誤差對微機電系統(tǒng)法布里珀羅腔造成的不良影響，保持濾波器的前、后腔面在實際工作中始終平行，從而提高濾波器的濾波效率和對選擇光的利用率。

為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供一種平行度可調(diào)的微機電系統(tǒng)法布里珀羅腔波長可調(diào)諧濾波器，包括：微橋部、光柵、基底、多個下電極、第一絕緣層、第二絕緣層、前腔面、后腔面、橋面和兩個矩形孔，其中：

微橋部，具有一橋面，橋面作為法布里珀羅腔的上電極；

光柵，位于微橋部的橋面的中央處，并集成在一起；

基底，作為最下層；

多個下電極，平行對稱的分布在微橋部的下面，分別固定在第一絕緣層和第二絕緣層上面；

第一絕緣層和第二絕緣層，覆蓋在基底之上；

前腔面，位于光柵的區(qū)域所對應橋面的下表面，形成法布里珀羅腔可動腔面；

后腔面，位于光柵正下方的在第一絕緣層和第二絕緣層之間的基底的上表面，用作法布里珀羅腔的后腔面；通過在多個下電極和上電極之間加入不同的電壓，在上電極、多個下電極之間形成復雜的靜電場，使法布里珀羅腔的可動腔面在向下移動的過程中，同時調(diào)整可動腔面的形貌，用于調(diào)整法布里珀羅腔前腔面與后腔面之間的平行度。