[發明專利]一種可調光學濾波器件

有效

• 申請號: 202011042805.4
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN111880257B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 郭斌;黃錦標
• 申請（專利權）人: 深圳市海譜納米光學科技有限公司
• 主分類號: G02B5/28
• 分類號: G02B5/28;G02B26/00
• 代理公司: 廈門福貝知識產權代理事務所(普通合伙) 35235
• 代理人: 陳遠洋

本發明公開了一種可調光學濾波器件，器件包括兩片具有光學鏡面的襯底，兩片具有光學鏡面的襯底相對設置以在光學鏡面之間形成腔體，相對設置的襯底的外圍設置壓電執行器，器件還包括設置在所述襯底上下兩側的支撐結構，壓電執行器和襯底分別被鍵合到所述支撐結構上。具有光學鏡面的襯底與壓電執行器的組裝是在一定溫度和一定壓力下的環境下，鍵合物有機材料發生形變以實現與壓電執行器的組裝，低于具有光學鏡面的襯底機械強度的支撐結構，確保在組裝完成后具有光學鏡面的襯底具有較高的平整度，而且不需要極厚的襯底。

技術領域

本發明涉及一種半導體器件領域，并且特別涉及一種可調光學濾波器件。

背景技術

基于Fabry-Perot（法伯腔）干涉的可調濾光器件（tuneable FPI）可以被用來制造微型光譜儀和小型甚至迷你高光譜相機。在可見光-近紅外（400nm-1000nm）的高光譜成像領域，相較于其他的解決方案，法伯腔提供最簡單的光路和系統結構，可以極大降低高光譜相機的體積，成本以及功耗。

在可見光-近紅外范圍的法伯腔器件通常使用光學玻璃（例如合成石英玻璃）作為襯底，通過光學和半導體加工形成鏡面芯片，然后將兩個鏡面芯片同外置壓電執行器（piezo actuator)組裝成法伯腔模組。通過調整壓電執行器的驅動電壓，可以調整兩個鏡面芯片之間的相對位置，進而實現選通光譜上不同波段。由于壓電執行器和玻璃之間存在巨大的機械特性差異，在其被組裝之后，鏡面芯片存在不可忽略的形變，主要是鏡面芯片的翹曲。故通常需要使用非常厚的玻璃作為襯底來減小形變，結果是鏡片加工的困難和系統體積的增加，模組的組裝方式也很難實現批量化。

發明內容

為了解決現有可調濾波器件中鏡片加工困難和系統體積過大問題，本發明提出了一種可調光學濾波器件，以試圖解決現有技術中可調濾光器件的體積過大、加工工藝困難且難以批量化組裝的問題。

本發明提出了一種可調光學濾波器件，所述器件包括兩片具有光學鏡面的襯底，所述兩片具有光學鏡面的襯底相對設置以在所述光學鏡面之間形成腔體，所述相對設置的襯底的外圍設置壓電執行器，所述器件還包括設置在所述襯底上下兩側的支撐結構，所述壓電執行器和所述襯底分別被鍵合到所述支撐結構上。憑借鍵合方式附著支撐結構可以使得在組裝壓電執行器和襯底時，通過在一定溫度和壓力環境下，鍵合物先形變以鍵合壓電執行器，保證具有光學鏡面的襯底具有較高的平整度，而且不需要極厚的襯底來完成組裝工作。該可調光學濾波器件的制造工藝簡單、體積小巧，同時也便于批量化組裝生產。

在一個優選的實施例中，所述相對設置的襯底的左右外圍分別設置有壓電執行器，以實現對所述光學鏡面的左右兩端的驅動。以壓電方式驅動實現光學濾波器件的可調，同時在組裝時能兼容于標準化的微機械加工從而適合大批量生產。

在一個優選的實施例中，所述支撐結構由單獨的襯底制成，并且設置有用于透光的通孔以使得光進入所述腔體內。憑借透光通孔的設置形成光路入射的通道，以使光線進入可調光學濾波器件的腔體內。

在一個優選的實施例中，所述支撐結構包括的襯底上設置有溝槽，以降低所述支撐結構的機械強度。憑借溝槽的設置降低應力，并且使支撐結構的機械強度低于具有光學鏡面的襯底，保證組裝后的具有光學鏡面的襯底具有較高的平整度。

在一個優選的實施例中，所述通孔和溝槽的形成方式包括深硅蝕刻或激光加工以移除部分硅襯底。此形成方式便于批量生產，同時可完成光路入射的通道和降低機械強度兩種效果的結構形成。

在一個優選的實施例中，所述具有光學鏡面的襯底之間設置有間隔物，以使所述光學鏡面間隔開形成所述腔體。憑借間隔物使兩片具有光學鏡面的襯底間隔開以形成腔體。

在一個優選的實施例中，所述具有光學鏡面的襯底分別通過第一鍵合物與所述支撐結構鍵合，所述壓電執行器分別通過第二鍵合物與所述支撐結構鍵合設置。通過獨立的鍵合物的獨立鍵合，方便鍵合物的預設置，便于批量生產。