[發明專利]一種基于MEMS諧振器耦合振子的聲子頻率梳生成方法

有效

• 申請號: 202110320632.6
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113098427B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 韋學勇;陽琪琪;王雪峰;徐柳;徐宇濤;宦榮華
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H03H9/02
• 分類號: H03H9/02;H03H9/24;B81B7/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種基于MEMS諧振器耦合振子的聲子頻率梳生成方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、利用低頻耦合電極板和高頻耦合電極板使低頻諧振梁和高頻諧振梁形成耦合，通過外部電壓調節低頻諧振梁和高頻諧振梁的耦合強度以及諧振頻率；在不同耦合強度下，對低頻諧振梁進行掃頻，標定內共振產生的頻率；對低頻諧振梁和高頻諧振梁的兩端加載直流電壓，通過靜電耦合使低頻諧振梁和高頻諧振梁耦合；當低頻諧振梁振幅為6.5~7mV時，通過掃頻模塊對低頻諧振梁施加掃頻激勵，利用差分檢測電路將輸出信號傳回掃頻模塊對兩諧振梁的響應進行標定；當掃描頻率掃過高頻諧振梁諧振頻率1/3處時，內共振頻率記為，此時高頻諧振梁以3振動；

S2、在步驟S1標定的內共振區內，定頻激勵低頻諧振梁，并以三倍的內共振頻率定頻激勵高頻諧振梁，使得低頻諧振梁的頻率響應出現頻率梳，以3定頻激勵高頻諧振梁，對低頻諧振梁進行頻率掃描，當40Hz，且時，停止掃頻，并以定頻激勵低頻諧振梁，使用頻譜分析模塊讀取低頻諧振梁的頻率響應，低頻諧振梁的響應出現頻率梳，頻率梳的梳齒間距為；

低頻耦合電極板和高頻耦合電極板平行設置，低頻耦合電極板位于低頻諧振梁中部的一側，低頻諧振梁中部的另一側對應設置有第一受激電極板，第一受激電極板的另一側與低頻諧振器激勵模塊連接；

高頻耦合電極板位于高頻諧振梁中部的一側，高頻諧振梁中部的另一側對應設置有第二受激電極板，第二受激電極板的另一側與高頻諧振器激勵模塊連接；

低頻諧振梁的兩端分別設置有第一固支錨點和第二固支錨點；低頻諧振梁結構懸空于硅基器件上并由第一固支錨點第二固支錨點提供支撐，第一固支錨點和第二固支錨點與硅基底連接，第一固支錨點和第二固支錨點上均勻濺射有第一金屬電極層和第二金屬電極層；

低頻諧振器激勵模塊包括低頻諧振器激勵電極板，低頻諧振器激勵電極板與低頻諧振器激勵錨點相連，為第一受激電極板提供激振力；低頻諧振器激勵錨點上濺射有第五金屬電極層；

第一金屬電極層、第二金屬電極層和第五金屬電極層的邊長為80~250μm；

第一固支錨點、第二固支錨點和低頻諧振器激勵錨點均為邊長100~300μm的正方形；

高頻諧振梁的兩端分別連接第三固支錨點和第四固支錨點，第三固支錨點和第四固支錨點與硅基底連接，第三固支錨點和第四固支錨點上均勻濺射有第三金屬電極層和第四金屬電極層；

高頻諧振器激勵模塊包括高頻諧振器激勵電極板，高頻諧振器激勵電極板與高頻諧振器激勵錨點相連，為第二受激電極板提供激振力；高頻諧振器激勵錨點上濺射有第六金屬電極層；

第三金屬電極層、第四金屬電極層和第六金屬電極層的邊長為80~250μm；

第三固支錨點、第四固支錨點和高頻諧振器激勵錨點均與結構基底相連，第三固支錨點、第四固支錨點和高頻諧振器激勵錨點為邊長100~300μm的正方形；

第一受激電極板與低頻諧振器激勵模塊的低頻諧振器激勵電極板之間，第二受激電極板與高頻諧振器激勵模塊的高頻諧振器激勵電極之間，高頻耦合電極板和低頻耦合電極板之間均存在間隙并形成電容。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中，低頻諧振梁和高頻諧振梁的頻率比為1:3。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中，低頻諧振梁和高頻諧振梁為雙端固支的單梁，低頻諧振梁和高頻諧振梁的長度為10~500μm，單根梁的寬度為1~10μm。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，高頻耦合電極板和低頻耦合電極板之間的間隙距離為1~10μm。