[發明專利]微型Fabry-Perot可調諧濾波器的制作方法

在審

• 申請號: 202110552298.7
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN115373137A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 焦慶斌;譚鑫;馬振予
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B26/00
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

本發明提供一種基于反向驅動原理的可調諧F?P干涉腔濾光器的制作方法，包括如下步驟：S1、基于光學、力學結構、驅動電路、空氣阻尼四個要素建立計算模型，分析微型Fabry?Perot可調諧濾波器在不同光學間隙下的光譜透過率及在不同氣壓、不同電壓下的時間響應特性，確定計算模型的參數；S2、基于計算模型采用多晶片共晶鍵合的真空封裝方法制作微型Fabry?Perot可調諧濾波器。利用本發明提供的制作方法可以通過相反的驅動方向實現靜電間隙與光學間隙的分離，使靜電間隙明顯大于光學間隙，從而有效避免了吸合不穩定性，擴大微型Fabry?Perot可調諧濾波器的調諧范圍。

技術領域

本發明涉及技術領域可調諧濾波器，特別涉及一種基于反向驅動原理的微型Fabry-Perot可調諧濾波器的制作方法。

背景技術

近年來，智能手機的快速發展及高度普及，大大推動了基于智能手機的各類便攜式應用設備及儀器的開發研究。微型光譜儀與廣泛使用的手機攝像系統具有良好的兼容性，可設計成緊湊式光譜儀模塊使手機具備光譜探測能力，把強大的光譜分析技術從實驗室搬到手掌上。光譜分析技術存在諸多與人們生活健康息息相關的應用，比如食品安全監測、藥品成分分析、環境污染物測定、皮膚健康測試等等,市場的需求更是促進了各類新型的智能手機分析傳感器商品的不斷涌現。因此，開發基于智能手機的具有智能便攜、體積小、集成化高、響應速度快等諸多優點的微型光譜分析儀已成為現階段光譜儀市場發展的新方向和經濟新的增長點。傳統光譜儀因其固有分光方式需要占據較大空間，所以如何解決光譜儀微型化已成為國內外科學家亟待解決的關鍵問題。

基于MEMS加工工藝制作的微型Fabry-Perot可調諧濾波器已經在超光譜成像、密集波分復用的光通信系統中有著廣泛的應用前景。它與其他可調諧濾波器相比，具有體積微小,易與激光器、探測器或調制器集成，可調諧光譜范圍大，光譜分辨率高，采用批量制造可以大幅的降低成本等優點，可以使得整個系統變得更為簡單，結構更緊湊，能耗更低，精確度更高，更容易實現微型化光譜儀器設計搭建以及產品化開發。

但是，現階段的微型Fabry-Perot可調諧濾波器仍存在需要克服的問：

首先，在光學間隙很小時，反射表面的彎曲會影響光學間隙的可調諧性。

其次，空氣阻尼會直接導致微型Fabry-Perot可調諧濾波器調諧速度較低，難以滿足高光譜、多光譜領域快速濾波的需求。

最后，傳統的微型Fabry-Perot可調諧濾波器還存在結構上的固有缺點，用于驅動的電極通常與可動反射鏡的光學表面近似共面，因此靜電間隙和光學間隙大小相似，隨著驅動電壓的增加而減小。這種結構的問題是，在驅動電源增大至某一臨界值時，靜電驅動器容易出現吸合不穩定性(距離突變，無法控制)，所以靜電間隙不能過小。因此這種結構的微型Fabry-Perot可調諧濾波器光學調諧范圍只是約為初始光學間隙的三分之一；雖然通過改進懸臂與電容器結構可以達到初始間隙的1/2，但是相對應的也會提高驅動電壓與結構的復雜性。所以，光學間隙和靜電間隙之間的驅動相關耦合從原理上限制了現有微型Fabry-Perot可調諧濾波器的調諧范圍。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術的缺陷，提出一種微型Fabry-Perot可調諧濾波器的制作方法，以光譜調諧范圍提升技術、真空封裝技術、連續光譜調諧技術及寬光譜半高峰輸出抑制技術為依托，基于反向驅動原理制備微型Fabry-Perot可調諧濾波器，以擴大光譜調諧范圍。

為實現上述目的，本發明采用以下具體技術方案：

本發明提供的微型Fabry-Perot可調諧濾波器的制作方法，包括如下步驟：

S1、基于光學、力學結構、驅動電路、空氣阻尼四個要素建立計算模型，分析微型Fabry-Perot可調諧濾波器在不同光學間隙下的光譜透過率及在不同氣壓、不同電壓下的時間響應特性，確定計算模型的參數；