[發明專利]MEMS光學偏轉器件

有效

• 申請號: 202210112102.7
• 申請日: 2022-01-29
• 公開（公告）號: CN114415365B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 武震宇;王櫟皓;劉藝晨;汪洋;余子昊
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G02B26/10
• 分類號: G02B26/10;G02B26/08
• 代理公司: 上海泰博知識產權代理有限公司 31451
• 代理人: 錢文斌

本發明提供一種MEMS光學偏轉器件，包括：基座、2N個懸臂梁致動器、2N個耦合結構及反射微鏡，其中N≥1；每個懸臂梁致動器包括：致動器襯底、致動結構、第一柔性結構；基座與致動器襯底固定連接；致動結構與致動器襯底連接；第一柔性結構與致動器襯底固定連接；第一柔性結構與一個耦合結構固定連接；2N個耦合結構固定連接于反射微鏡的下方；2N個懸臂梁致動器沿周向分布于反射微鏡的下方周圍，且每兩個懸臂梁致動器沿直線分布。通過在每一個第一柔性結構的一端均設置一個耦合結構，當沿直線分布的兩個懸臂梁致動器同時產生致動力使反射微鏡旋轉時，兩個懸臂梁致動器的旋轉軸與反射微鏡共軸，光的入射點在偏轉過程中不會發生偏移。

技術領域

本發明涉及微機電系統技術領域，特別是涉及一種MEMS光學偏轉器件。

背景技術

在光學傳輸領域，通過調整光路的傳播方向，可以實現諸如光開關、光交叉互連和光束掃描等一系列功能。通常，將反射鏡片設置在驅動裝置上，以通過驅動裝置驅動反射鏡片運動，從而改變經過反射鏡片反射后的出射光的傳輸方向，實現光路的傳播方向的改變。

為了實現驅動裝置和反射鏡片構成器件的微型化，從而使得器件能夠應用在對器件的體積有嚴格要求的應用場景中，引入了微電子機械系統技術(MEMS，Micro-Electro-Mechanical?System)，以利用成熟的半導體制備工藝將驅動裝置和反射鏡片集成在一起，實現器件的微型化。目前，MEMS光學偏轉器件已作為快速激光掃描機相位調制的關鍵元件之一，廣泛應用于激光共聚掃描顯微鏡、激光雷達、激光投影、激光加工、MEMS光開關及空間光調制器等多種領域。

傳統的MEMS光學偏轉器件，驅動裝置與發射鏡片位于同一平面內，制作微反射鏡時既要考慮反射鏡面的有效面積又要考慮驅動裝置的長度，因此就會造成制作的MEMS光學偏轉器件占空比低，空間利用率低等的問題。因此引入了將反射鏡與驅動裝置垂直的三維設置的結構以提高器件的占空比，增加空間利用率，然而現有的相關技術和產品存在對光的反射效率降低、光的反射性能變差及光的掃描范圍降低等問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種MEMS光學偏轉器件，用于解決現有技術中將反射鏡與驅動裝置垂直三維設置的MEMS光學偏轉器件對光的反射效率降低、光的反射性能變差及光的掃描范圍降低等的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種MEMS光學偏轉器件，所述MEMS光學偏轉器件包括：基座、2N個懸臂梁致動器、2N個耦合結構及反射微鏡，其中N≥1；

針對每個所述懸臂梁致動器包括：致動器襯底、致動結構、第一柔性結構；所述基座與所述致動器襯底的一端固定連接，用于固定所述懸臂梁致動器；所述致動結構與所述致動器襯底連接，用于向所述致動器襯底提供致動力；所述第一柔性結構的一端與所述致動器襯底的另一端固定連接；所述第一柔性結構的另一端與一個所述耦合結構固定連接；

2N個所述耦合結構固定連接于所述反射微鏡的下方；

2N個所述懸臂梁致動器沿周向分布于所述反射微鏡的下方周圍，且每兩個所述懸臂梁致動器沿直線分布。

可選地，每個所述耦合結構包括第一耦合結構及第二耦合結構；所述第一耦合結構與所述第一柔性結構的另一端固定連接；所述第二耦合結構與所述反射微鏡固定連接；所述第一耦合結構與所述第二耦合結構鍵合在一起。

可選地，每個所述耦合結構均通過一第二柔性結構固定連接于所述反射微鏡的下方。

進一步地，所述反射微鏡的下表面設置有凹槽，每個所述第二柔性結構設置于所述凹槽中并與所述反射微鏡固定連接。

可選地，所述致動結構的致動方式包括熱電驅動、電磁驅動、靜電驅動及壓電驅動中的一種。

進一步地，所述致動結構的致動方式為壓電驅動，所述致動結構的材料為摻鈧氮化鋁、鋯鈦酸鉛、鈮酸鋰或鉭酸鋰。