[發明專利]法布里?珀羅干涉儀及其生產方法

有效

• 申請號: 201380036359.8
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN104428642B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 塔帕尼·安蒂拉;尤西·梅克伊嫩;克里斯特·霍爾姆隆德;亞爾科·安蒂拉;于爾基·奧利拉;海基·薩里
• 申請（專利權）人: VTTOY技術研究中心
• 主分類號: G01J3/26
• 分類號: G01J3/26;G02B26/00;G02B5/28
• 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

本發明涉及用于生產法布里-珀羅干涉儀(Fabry-Perot?interferometer)的方法以及法布里-珀羅干涉儀。更具體地，本發明涉及利用諸如壓電致動器、電致伸縮致動器或撓曲電致動器(flexoelectric?actuator)的致動器可控的法布里-珀羅干涉儀。

背景技術

例如，法布里-珀羅干涉儀被用作光學濾波器并且用在光譜傳感器中。法布里-珀羅干涉儀以平行分光鏡為基礎，從而法布里-珀羅腔被形成為反射鏡(mirror)之間的間隙。可以通過調節反射鏡之間的距離(即，間隙的寬度)控制法布里-珀羅干涉儀的通帶波長(pass?band?wavelength)。常見的是使用微機械技術生產法布里-珀羅干涉儀，因為該技術的生產成本低。然而，存在一些與微機械技術有關的局限。對應于干涉儀的波長的+/-20-25％的調節范圍，反射鏡位置的調節范圍通常很小。反射鏡的最大調節頻率也很低，約200-500Hz。通常還使用液晶技術制造法布里-珀羅干涉儀，但是該技術具有類似的缺點。因此，在許多應用中，優選地使用基于在反射鏡之間使用諸如壓電致動器、電致伸縮致動器或撓曲電致動器的可控致動器的法布里-珀羅干涉儀。

圖1示出了現有技術的法布里-珀羅干涉儀10。干涉儀包括兩個反射鏡11和12，該兩個反射鏡具有透明材料的基板并且反射鏡之間的表面具有薄金屬13或介電涂覆(dielectric?coating)16，以提供輻射的部分反射。利用膠將兩個、三個或四個致動器14附接在反射鏡11、12之間的相對側17處。通過將電壓施加到致動器14來調節干涉儀的通帶波長。致動器的尺寸由所施加的電壓控制，并且因此可以控制反射鏡之間的距離，即，間隙/腔的寬度。

現有已知的使用可控致動器的法布里-珀羅干涉儀存在一些缺點。現有技術的法布里-珀羅干涉儀的電極是通過在反射鏡基板上涂覆金屬層制成的。如果干涉儀具有很小的間隙，電極會較容易地相互接觸。為了避免電極相互接觸，必需在反射鏡之間使用足夠寬的間隙。換言之，不可能提供具有很小間隙的干涉儀。

關于在反射鏡之間實現均勻的間隙存在另一個問題。當反射鏡被粘接至致動器時，在膠的硬化期間膠具有收縮的性能。膠的收縮趨向于導致反射鏡彎曲，從而反射鏡之間的間隙的尺寸變得不均勻。當間隙根據要求精度不均勻時，進一步導致法布里-珀羅干涉儀的功能波長帶變得更寬和移動。彎曲還增加了反射鏡相互接觸的風險，并且為了避免反射鏡的這種接觸，需要在反射鏡之間使用更大的平均間隙。

為了緩解由于膠的收縮所引起的問題，現有技術的反射鏡使用彎曲度小的厚的材料。然而，使用厚反射鏡基板導致法布里-珀羅干涉儀的重量和制造成本變高。厚反射鏡基板還趨向于減弱輻射。例如，當法布里-珀羅干涉儀被用于測量具有低強度的輻射時，會導致信噪比減小。

發明內容

本發明的目標是避免或減少現有技術的缺點。因此，本發明的目的是提供法布里-珀羅干涉儀及其生產方法，其中，可以在適度重量的反射鏡之間實現既小又均勻的間隙以及干涉儀適度的制造成本。

本發明的目的是實現可控法布里-珀羅干涉儀，其包括第一反射鏡和第二反射鏡，兩個反射鏡處于彼此基本平行的位置并且在第一反射鏡與第二反射鏡之間具有間隙；至少一個可控的致動器，位于第一反射鏡與第二反射鏡之間用于控制間隙的寬度；以及處于反射鏡中的電極，用于間隙寬度的電容測量，其特征在于，法布里-珀羅干涉儀包括位于反射鏡與致動器之間和/或兩個反射鏡之間的中間結構，其中，布置中間結構以減小反射鏡的彎曲度和/或在法布里-珀羅干涉儀的第一反射鏡與第二反射鏡的光學功能區域之間產生較小的間隙。

在本發明的一個實施方式中，中間結構包括凹部，該凹部在位于鄰近于間隙的表面上的至少一個反射鏡中，并且反射鏡電極的有源部分位于反射鏡的凹部中。這樣可以在反射鏡的光學面積之間實現小間隙，因為電極不從反射鏡的光學表面突出。這還可以防止電極相互接觸。

在本發明的一個實施方式中，中間結構包括在反射鏡表面上的凸起，用于確定反射鏡之間的最小間隙的寬度。這樣可以在間隙處于最小值時阻止反射鏡的其他部分相互接觸并且避免了由于該接觸導致的反射鏡彎曲。

在本發明的另一個實施方式中，中間結構包括桿，該桿在桿的第一表面上附接至的致動器的表面，并且在桿的第二表面上進一步附接至的反射鏡的諸如通孔的腔的邊緣。該中間結構減少了由于附接膠的收縮所引起的反射鏡的彎曲。