[發明專利]微機械可調法布里?珀羅干涉儀裝置及其生產方法

有效

• 申請號: 201310229267.3
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN103487931B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 亞爾科·安蒂拉;馬爾蒂·布盧姆伯格
• 申請（專利權）人: VTT技術研究中心
• 主分類號: G02B26/00
• 分類號: G02B26/00;G01J3/26
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 余剛,吳孟秋

技術領域

本發明涉及一種法布里-珀羅干涉儀裝置以及生產法布里-珀羅干涉儀裝置的方法。更具體而言，本發明涉及采用微機械（MEMS）技術生產的可調法布里-珀羅干涉儀。在獨立權利要求的前序部分指明了本發明的技術領域。

背景技術

例如，法布里-珀羅干涉儀用作濾光器并且用于光譜傳感器。法布里-珀羅干涉儀基于兩個鏡，其中，法布里-珀羅腔形成在鏡之間的間隙中。通過調節鏡之間的距離（即，間隙的寬度），可控制法布里-珀羅干涉儀的通帶波長。通常使用微機械技術生產法布里-珀羅干涉儀。例如，在專利文獻FI95838中描述了這種方案。

微機械干涉儀通常包括基板以及具有兩種不同折射率材料（例如，二氧化硅和硅）的層。干涉儀的鏡由這兩種材料的交替層構成。通過去除最初形成在兩個鏡之間的犧牲層，提供活動鏡。通過將電壓施加至包含在鏡結構中的電極，控制活動鏡的位置。

微機械生產技術允許批量生產干涉儀。然而，存在著與現有技術的干涉儀元件相關的某些缺點。為了避免由于環境變化造成干涉儀的不穩定，現有技術的法布里-珀羅干涉儀對于干涉儀的封裝具有較高的要求。然而，在很多應用中，例如，汽車工業，必須保持較低的元件成本，而提供特殊的封裝會造成生產成本上升。也非常難以避免環境溫度的變化對于干涉儀溫度的影響。結果，在干涉儀的波長響應中發生溫度漂移，并且干涉儀的穩定性不夠高。

發明內容

本發明的一個目標在于，避免或減少現有技術的缺點。

通過以下技術方案實現本發明的目標，其中，法布里-珀羅干涉儀裝置在同一基板上包括電可調干涉儀和參考干涉儀。例如，連同利用可調干涉儀進行的各個測量，測量該參考干涉儀的響應。溫度變化的影響對于這兩個干涉儀是相似的，因此，參考干涉儀的響應的測量可用于對可調干涉儀的測量結果進行溫度補償。如果仍需要更精確的溫度補償，那么除了通過參考干涉儀進行補償，還能夠使用基于溫度測量的補償。

參考干涉儀覆蓋一部分孔徑，其中，傳播通過干涉儀裝置的部分輻射穿過參考干涉儀。優選地，由探測器接收穿過該孔徑的所有輻射。在從輻射源中接收并且利用干涉儀進行掃描時，在參考干涉儀的標稱波長處可檢測到峰值。由于溫度變化，峰值的波長漂移，并且根據該漂移，可推導出補償需求。優選地，為了檢測到峰值，參考干涉儀被設計為使其峰值在可調干涉儀操作的正常范圍內。也最好將參考干涉儀的峰值波長設計成位于利用可調干涉儀測量的材料的吸收范圍之外。這樣，該材料不會影響參考干涉儀的功能。

一種法布里-珀羅干涉儀裝置，其具有允許輻射傳輸的孔徑，所述裝置包括電可調法布里-珀羅干涉儀，該電可調法布里-珀羅干涉儀具有

-基板，

-第一鏡結構，在所述基板上，

-第二活動鏡結構，其中，所述第一鏡結構和第二鏡結構包括基本平行的第一鏡和第二鏡，

-法布里-珀羅腔，位于所述第一鏡和第二鏡之間，

-電極，用于電氣控制所述鏡之間的距離，

其特征在于

所述裝置在所述基板的相反表面包括至少一個另外的鏡結構，用于在所述裝置的孔徑內形成參考法布里-珀羅干涉儀。

一種用于生產參考法布里-珀羅干涉儀裝置的方法，其中

-設置基板，

-在所述基板上設置第一鏡結構，

-設置第二活動鏡結構，其中，所述第一鏡結構和第二鏡結構包括基本平行的第一鏡和第二鏡，

-在所述第一鏡和第二鏡之間設置法布里-珀羅腔，

-設置電極，用于電氣控制所述鏡之間的距離，

其特征在于

在所述基板的相反表面設置至少一個另外的鏡結構，用于提供參考干涉儀。

在從屬權利要求中描述了本發明的某些優選實施方式。

根據本發明的一個實施方式，該裝置在所述基板的相反表面包括兩個另外的鏡結構，即，第三鏡結構和第四鏡結構，在所述第三和第四鏡結構之間具有確定的間隙，其中，所述間隙用作腔，并且所述第三和第四鏡結構用作參考法布里-珀羅干涉儀的鏡。在另一個實施方式中，所述第三和第四鏡之間的間隙包括固體材料。

根據本發明的另一個實施方式，參考法布里-珀羅干涉儀在所述基板的相反表面上包括電可調法布里-珀羅干涉儀的固定鏡結構、作為腔的基板、以及一個另外的鏡結構。在另一個實施方式中，該基板在所述參考法布里-珀羅干涉儀的區域包括多個阱，其中，該另外的鏡結構至少部分位于阱的底部表面。

根據一個實施方式，參考法布里-珀羅干涉儀覆蓋所述裝置的孔徑的邊緣區域。