CN105242395B - 电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了两种(基于刚性支撑底座与薄膜支撑底座)电磁驱动可调谐珐珀滤波器及其制作方法,该新型的滤波器结构采用磁粉填充的嵌入式薄膜制造技术,与其他硅微加工技术具有良好的工艺兼容性,避免传统贴片式薄膜工艺人工操作带来的操作误差,从而提高了器件的工作稳定性及加工成品率;同时,具有比静电驱动大的多、且工艺可调的空气间隙,能大幅度提高器件的可滤波长范围;再者,电磁驱动具有良好的线性响应特性,为后续驱动电路研制提供了极大便利,控制精度得到提高。本发明将促进MEMS微机械可调谐珐珀滤波器在实际***中的应用。
Description
所属技术领域
本发明属于智能光功能器件领域,主要涉及微机电***(MEMS)技术、微加工技术以及干涉滤波技术等。
现有技术
珐珀滤波器是一种基于干涉原理的光学滤波器,于1897年由法国物理学家C.Fabry和A.Perot提出。基本结构为两块平行放置的玻璃板,中间形成一个腔体,两块玻璃板靠近腔体的一侧分别镀有部分反射金属膜。驱动镜面移动调整腔体长度,并且入射光波的波长为腔长的整数倍时,光波可形成稳定振荡,产生多光束干涉,输出等间隔梳状波形,调节腔体长度即可只输出所需波段的光波。
利用新兴的微机电***(MEMS)技术可以实现珐珀滤波器的微型化与集成化,展现出良好的应用前景。早在1997年,J.Peerlings等人就报道了一种基于MEMS技术的热驱动长谐振腔可调谐GaAs-AlAs珐珀滤波器(IEEE Photon.Technol.Lett,vol.9,pp.1235-1237,1997),其实现方式是通过热电阻加热驱动梁产生热膨胀进而改变腔体长度,停止加热后热膨胀消失,腔体长度即恢复到原来大小,然而热驱动需要较长的加热过程,导致结构响应缓慢,同时功耗也较大。2003年,D.B.Mott等人报道了一种基于MEMS技术制作并采用静电力驱动可动镜面的珐珀滤波器(Proc.SPIE,vol.4841,pp.578-585,2003),其实现方式是通过两反射镜电极之间的电场产生静电力来驱动可动镜面移动,通过弹性支撑梁使镜片复位;为了增加镜面可动范围和器件的使用寿命,电极设计和弹性梁材料的选择至关重要;同时为了得到强电场,施加的高电压将击穿空气造成器件损坏;再者,静电驱动存在“下拉”问题,可动镜面的调制范围仅约谐振腔长度的1/3。2007年,E.Vargas-Rodriguez等人报道了一种采用压电方式驱动的微珐珀干涉仪的制作方法(AIP Conf.Proc.,vol.992,pp.611-616,2007),利用锆钛酸铅陶瓷的压电效应驱动可动镜面的移动,但是压电驱动存在时滞性和蠕变性等不足,而消除这些不足需要增加额外的控制电路,从而增加了***的复杂性与不确定性。2012年,德国的N.Weber等人在关于扫描内窥镜的论文中报道了一种新的驱动方式(J.Microelectromech.Syst.,vol.21,no.5,pp.1098-1106,2012),在扫描镜背面粘贴薄膜永磁片,通过附加磁场作用于永磁片从而对扫描镜产生扭转力矩。但是这种方法涉及薄膜永磁片的制备,其工艺制作复杂且需手动粘贴薄膜永磁片,因此难以确保器件性能的稳定性和一致性。目前并没有采用电磁驱动形式的微机械可调谐珐珀滤波器,受N.Weber等人扫描内窥镜的启发,本发明提出了一种基于磁粉填充的电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器及其制作方法。
发明内容
发明目的
为了克服热驱动的响应时间长、功耗大,静电驱动的非线性响应、易击穿、驱动位移有限,压电驱动的驱动电压大、时滞性和蠕变性,以及手动粘贴薄膜永磁片的低效率、重复性差等技术缺陷,本发明提出了一种基于磁粉填充的电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器及其制作方法,旨在提高器件的线性度响应、增加驱动力、降低功耗、增加光学谐振腔有效工作距离。
技术方案
本发明提出的电磁驱动可调谐珐珀滤波器的三维模型参阅图1与图3,分别对应刚性支撑底座与薄膜支撑底座,基本工作原理分别如图2与图4所示。
参阅图1与图2,本发明提出的第一种形式的基于刚性支撑底座电磁驱动可调谐珐珀滤波器,主要包括可动镜面支撑1、固定镜面支撑5、薄膜永磁片2、第一反射镜3、第二反射镜6、悬臂梁4、线圈基板8、环状通电线圈9。
所述可动镜面支撑1的中间可动部分通过悬臂梁4悬置于外周固定部分;可动镜面支撑1的外周部分与固定镜面支撑5的外周部分之间通过第一锚点7键合;第一反射镜3和第二反射镜6分别在可动镜面支撑1中间可动部分与固定镜面支撑5内侧相对的相应位置放置,使得第一反射镜3与第二反射镜6之间形成光学谐振珐珀腔;可动镜面支撑1外周部分的另一侧通过第二锚点10与线圈基板8键合;可动镜面支撑1中间可动部分上与线圈基板8相对的一侧有环状的磁粉填充槽12,其内为薄膜永磁片2;线圈基板8上与薄膜永磁片2相对一侧布有环状通电线圈9;线圈基板8与第一反射镜3、第二反射镜6的位置相对应处开有通光孔11;
所述可动镜面支撑1和固定镜面支撑5可以根据所需透射光谱要求选择合适的基底材料,如红外波段可选择硅,可见光波段可选择玻璃;
所述第一反射镜3、第二反射镜6均为半透半反膜,可以为金属反射镜、布拉格反射镜等,构成珐珀腔,光束可以在反射镜间形成多光束干涉。
参阅图3与图4,本发明还提出了第二种形式的基于薄膜支撑底座电磁驱动可调谐珐珀滤波器,主要包括可动镜面支撑1、固定镜面支撑5、第一薄膜支撑13、第二薄膜支撑14、薄膜永磁片2、第一反射镜3、第二反射镜6、悬臂梁4、线圈基板8、环状通电线圈9。
所述可动镜面支撑1的中间可动部分通过悬臂梁4悬置于外周固定部分;可动镜面支撑1的外周部分与固定镜面支撑5的外周部分之间通过第一锚点7键合;所述可动镜面支撑1的中间可动部分和固定镜面支撑5中心相应位置分别开有可动镜面支撑通光孔15和固定镜面支撑通光孔16;
第一薄膜支撑13和第二薄膜支撑14分别在可动镜面支撑1中间可动部分与固定镜面支撑5内侧相对的相应位置横跨通光孔上,为第一反射镜3和第二反射镜6提供支撑;第一反射镜3和第二反射镜6分别在第一薄膜支撑13和第二薄膜支撑14内侧相对的相应位置放置,使得第一反射镜3与第二反射镜6之间形成光学谐振珐珀腔;可动镜面支撑1外周部分的另一侧通过第二锚点10与线圈基板8键合;可动镜面支撑1中间可动部分与线圈基板8相对的一侧有环状的磁粉填充槽12,其内为薄膜永磁片2;线圈基板8上与薄膜永磁片2相对一侧布有环状通电线圈9;线圈基板8与第一反射镜3、第二反射镜6的位置相对应处开有通光孔11;
所述第一薄膜支撑13、第二薄膜支撑14均为拉应力透光薄膜,旨在为反射镜提供良好支撑,可以为氮化硅薄膜、氧化硅薄膜等;
所述第一反射镜3、第二反射镜6均为半透半反膜,可以为金属反射镜、布拉格反射镜等,构成珐珀腔,光束可以在反射镜间形成多光束干涉。
工作过程:两种结构的珐珀滤波器除结构有所差异外,其工作过程相同。参阅图5(a)与图5(b),薄膜永磁片2上面为N极,下面为S极。向环状通电线圈9中通入直流电,产生电磁场,磁场方向向上为S极、向下为N极,此时薄膜永磁片2与环状通电线圈9相对面的磁场方向相同,由于磁场间相互作用对第一反射镜3产生一个向上的驱动力使第一反射镜3向上运动,使得珐珀腔间隙减小,滤波范围改变,同时与第一反射镜3相连的悬臂梁4给第一反射镜3一个向下的力,当二力平衡时第一反射镜3停止运动。向环状通电线圈9中通入反向电流,电磁场方向变成向上为N极、向下为S极,此时薄膜永磁片2与环状通电线圈9相对面的磁场方向相异,由于磁场间相互作用对镜面产生一个向下的驱动力驱使镜面向下运动,使得珐珀腔间隙增大,滤波范围改变,同时与第一反射镜3相连的悬臂梁4给第一反射镜3一个向上的力,当二力平衡时第一反射镜3停止运动。
参阅图6,本发明提出的第一种形式的基于刚性支撑底座的珐珀滤波器的制作工艺包括如下基本步骤:
步骤1:参阅图6(a),在可动镜面支撑1上刻蚀出磁粉填充槽12;
步骤2:参阅图6(b),在刻蚀出的磁粉填充槽12内填充磁粉,并固化定型,完成充磁,形成薄膜永磁片2;
步骤3:参阅图6(c),在可动镜面支撑1的背面淀积一层金属薄膜或多层介质薄膜,并图形化,其形状根据实际需要可为圆形、方形、长方形等,形成第一反射镜3;
步骤4:参阅图6(d),在可动镜面支撑1上刻蚀出悬臂梁4,其结构形式根据实际需要可为直梁、蟹臂梁、折叠梁等,形成可动镜面结构,示意图参阅图6(e);
步骤5:参阅图6(f),在固定镜面支撑5上淀积一层金属薄膜或多层介质薄膜,并图形化,其形状根据实际需要可为圆形、方形、长方形等,与步骤3对应,形成第二反射镜6;
步骤6:参阅图6(g),将可动镜面支撑1与固定镜面支撑5的反射镜面相对,通过第一锚点7进行键合,形成完整珐珀腔;
步骤7:参阅图6(h),在线圈基板8上制作通光孔11;
步骤8:参阅图6(i),在线圈基板8上一侧制作环状通电线圈9;
步骤9:参阅图6(j),将线圈基板8与已经键合好的可动镜面支撑1和固定镜面支撑5,通过第二锚点10键合,形成完整滤波器。
参阅图7,本发明提出的第二种形式的基于薄膜支撑底座的珐珀滤波器的制作工艺包括如下基本步骤:
步骤1:参阅图7(a),在可动镜面支撑1上刻蚀出磁粉填充槽12;
步骤2:参阅图7(b),在可动镜面支撑1上的磁粉填充槽12内填充磁粉,并固化定型,完成充磁,形成薄膜永磁片2;
步骤3:参阅图7(c),在可动镜面支撑1的背面淀积一层拉应力薄膜,并图形化,其形状根据实际需要可为圆形、方形、长方形等,形成第一薄膜支撑13;
步骤4:参阅图7(d),在第一薄膜支撑13上淀积一层金属薄膜或多层介质薄膜,并图形化,形成第一反射镜3;
步骤5:参阅图7(e),在可动镜面支撑1的正面刻蚀出可动镜面支撑通光孔15。
步骤6:参阅图7(f),在可动镜面支撑1上刻蚀出悬臂梁4,其结构形式根据实际需要可为直梁、蟹臂梁、折叠梁等,形成可动镜面结构,示意图参阅图7(g);
步骤7:参阅图7(h),在固定镜面支撑5上淀积一层拉应力薄膜,并图形化,其形状根据实际需要可为圆形、方形、长方形等,形成第二薄膜支撑14;
步骤8:参阅图7(i),在第二薄膜支撑14上淀积一层金属薄膜或多层介质薄膜,并图形化,其形状与第一反射镜3相同,形成第二反射镜6;
步骤9:参阅图7(j),在固定镜面支撑5的背面刻蚀出固定镜面支撑通光孔16。
步骤10:参阅图7(k),将可动镜面支撑1与固定镜面支撑5反射镜面相对,通过第一锚点7进行键合,形成完整珐珀腔;
步骤11:参阅图7(l),制作带有环状通电线圈9和通光孔11的线圈基板8;
步骤12:参阅图7(m),将线圈基板8与已经键合好的可动镜面支撑1和固定镜面支撑5,通过第二锚点10键合,形成完整滤波器。
有益效果
本发明提出的电磁驱动可调谐珐珀滤波器结构及其制作工艺,采用磁粉填充的嵌入式薄膜制造技术,与其他硅微加工技术具有良好的工艺兼容性,避免传统贴片式薄膜工艺人工操作带来的操作误差,从而提高了器件的工作稳定性及加工成品率;同时,具有比静电驱动大的多、且工艺可调的空气间隙,能大幅度提高器件的可滤波长范围;再者,电磁驱动具有良好的线性响应特性,为后续驱动电路研制提供了极大便利,控制精度得到提高。本发明将促进MEMS微机械可调谐珐珀滤波器在实际***中的应用。
附图说明
图1是本发明提出的第一种形式的基于刚性支撑底座电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器的三维示意图
图2是本发明提出的第一种形式的基于刚性支撑底座电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器的剖视示意图
图3是本发明提出的第二种形式的基于薄膜支撑底座电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器的三维示意图
图4是本发明提出的第二种形式的基于薄膜支撑底座电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器的剖视示意图
图5是电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器的驱动原理
图6是基于刚性支撑底座的电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器制作工艺
图7是基于薄膜支撑底座的电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器制作工艺
其中:1.可动镜面支撑;2.薄膜永磁片;3.第一反射镜;4.悬臂梁;5.固定镜面支撑;6.第二反射镜;7.第一锚点;8.线圈基板;9.环状通电线圈;10.第二锚点;11.通光孔;12.磁粉填充槽;13.第一薄膜支撑;14.第二薄膜支撑;15.可动镜面支撑通光孔;16.固定镜面支撑通光孔
具体实施方式
实施例1
本实施例提出的基于刚性支撑底座的电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器的三维模型参阅图1,基本工作原理如图2所示。器件主要由可动镜面支撑1、薄膜永磁片2、固定镜面支撑5、第一反射镜3与第二反射镜6、悬臂梁4、线圈基板8、环状通电线圈9等结构组成;此外,7为可动镜面支撑1与固定镜面支撑5之间键合的第一锚点,10为可动镜面支撑1与线圈基板8之间键合的第二锚点,11为线圈基板8上的通光孔。
可动镜面支撑1和固定镜面支撑5构成珐珀滤波器的主要工作机构,四周通过键合工艺连接,本实施例中滤波器适用于红外波段,故可动镜面支撑1和固定镜面支撑5根据所需透射光谱要求选择单晶硅材料作为基板材料,可动镜面支撑1中间部分的工作镜面通过悬臂梁4与可动镜面支撑1四周框架连接。第一反射镜3与第二反射镜6为半透半反膜,本实施例中选用银膜反射镜,构成珐珀腔,光束可以在反射镜间形成多光束干涉。2为薄膜永磁片,9为环状通电线圈,通电后可以产生电磁场,跟薄膜永磁片的磁场产生相互作用力来驱动可动镜面支撑1。8为线圈基板,在基板相应位置设计有线圈,根据设计需求,本实施例线圈基板选用单晶硅材料,线圈基板8四周与可动镜面支撑1四周键合。
参阅图5(a)和图5(b),薄膜永磁片2上面为N极,下面为S极。向环状通电线圈9中通入直流电,产生电磁场,磁场方向向上为S极、向下为N极,此时薄膜永磁片2与环状通电线圈9相对面的磁场方向相同,由于磁场间相互作用对第一反射镜3产生一个向上的驱动力使第一反射镜3向上运动,使得珐珀腔间隙减小,滤波范围改变,同时与第一反射镜3相连的悬臂梁4给第一反射镜3一个向下的力,当二力平衡时第一反射镜3停止运动。向环状通电线圈9中通入反向电流,电磁场方向变成向上为N极、向下为S极,此时薄膜永磁片2与环状通电线圈9相对面的磁场方向相异,由于磁场间相互作用对镜面产生一个向下的驱动力驱使镜面向下运动,使得珐珀腔间隙增大,滤波范围改变,同时与第一反射镜3相连的悬臂梁4给第一反射镜3一个向上的力,当二力平衡时第一反射镜3停止运动。
参阅图6,本实施例提出的一种基于刚性支撑底座的电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器的制作工艺包括如下基本步骤:
步骤1:参阅图6(a),可动镜面支撑1为单晶硅材料,在可动镜面支撑1上刻蚀出磁粉填充槽12,其深度为200μm,宽度为500μm;
步骤2:参阅图6(b),使用刮刀涂布技术在可动镜面支撑1上的磁粉填充槽12内填充磁粉(麦格昆磁钕铁硼快淬磁粉),并固化定型,完成充磁,形成薄膜永磁片2;
步骤3:参阅图6(c),在可动镜面支撑1的背面淀积一层50nm厚的银膜,并图形化,其形状为圆形,直径为5mm,形成第一反射镜3;
步骤4:参阅图6(d),在可动镜面支撑1上刻蚀出悬臂梁4,结构形式为直梁,形成可动镜面结构,示意图参阅图6(e);
步骤5:参阅图6(f),固定镜面支撑5为单晶硅材料,在固定镜面支撑5上淀积一层50nm厚的银膜,并图形化,其形状为圆形,直径为5mm,与步骤3对应,形成第二反射镜6;
步骤6:参阅图6(g),将可动镜面支撑1与固定镜面支撑5的反射镜面相对,通过第一锚点7进行键合,形成完整珐珀腔;
步骤7:参阅图6(h),线圈基板为单晶硅材料,在线圈基板8上制作通光孔11,形状为圆形,直径为6mm;
步骤8:参阅图6(i),在线圈基板8上一侧电镀100匝环状通电线圈9;
步骤9:参阅图6(j),将线圈基板8与已经键合好的可动镜面支撑1和固定镜面支撑5,通过第二锚点10键合,形成完整滤波器。
实施例2
本实施例提出的基于薄膜支撑底座的电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器的三维模型参阅图3,基本工作原理如图4所示。器件主要由可动镜面支撑1、薄膜永磁片2、固定镜面支撑5、第一反射镜3与第二反射镜6、悬臂梁4、线圈基板8、环状通电线圈9、第一薄膜支撑13与第二薄膜支撑14等结构组成;此外,7为可动镜面支撑1与固定镜面支撑5之间键合的第一锚点,10为可动镜面支撑1与线圈基板8之间键合的第二锚点,11为线圈基板8上的通光孔,15为可动镜面支撑通光孔,16为固定镜面支撑通光孔。
可动镜面支撑1和固定镜面支撑5构成珐珀滤波器的主要工作机构,四周通过键合工艺连接,本实施例中滤波器适用于可见光波段,故可动镜面支撑1和固定镜面支撑5根据所需透射光谱要求选择玻璃材料作为基板材料,可动镜面支撑1中间部分的工作镜面通过悬臂梁4与可动镜面支撑1四周框架连接。反射镜3(6)为半透半反膜,本实施例中采用布拉格反射镜,构成珐珀腔,光束可以在反射镜间形成多光束干涉。2为薄膜永磁片,9为环状通电线圈,通电后可以产生电磁场,跟薄膜永磁片的磁场产生相互作用力来驱动可动镜面支撑1。8为线圈基板,在基板相应位置设计有线圈,根据设计需求,本实施例线圈基板选用PCB板,线圈基板8四周与可动镜面支撑1四周键合。
参阅图5(a)和图5(b),薄膜永磁片2上面为N极,下面为S极。向环状通电线圈9中通入直流电,产生电磁场,磁场方向向上为S极、向下为N极,此时薄膜永磁片2与环状通电线圈9相对面的磁场方向相同,由于磁场间相互作用对第一反射镜3产生一个向上的驱动力使第一反射镜3向上运动,使得珐珀腔间隙减小,滤波范围改变,同时与第一反射镜3相连的悬臂梁4给第一反射镜3一个向下的力,当二力平衡时第一反射镜3停止运动。向环状通电线圈9中通入反向电流,电磁场方向变成向上为N极、向下为S极,此时薄膜永磁片2与环状通电线圈9相对面的磁场方向相异,由于磁场间相互作用对镜面产生一个向下的驱动力驱使镜面向下运动,使得珐珀腔间隙增大,滤波范围改变,同时与第一反射镜3相连的悬臂梁4给第一反射镜3一个向上的力,当二力平衡时第一反射镜3停止运动。
参阅图7,本实施例提出的一种基于薄膜支撑底座的电磁驱动微机械可调谐珐珀滤波器的制作工艺包括如下基本步骤:
步骤1:参阅图7(a),可动镜面支撑1为玻璃材料,在可动镜面支撑1上刻蚀出磁粉填充槽12,其深度为150μm,宽度为600μm;
步骤2:参阅图7(b),使用刮刀涂布技术在可动镜面支撑1上的磁粉填充槽12内填充磁粉(麦格昆磁钕铁硼快淬磁粉),并固化定型,完成充磁,形成薄膜永磁片2;
步骤3:参阅图7(c),在在可动镜面支撑1的背面淀积一层20nm氮化硅薄膜,并图形化,其形状为圆形,直径为5mm,形成第一薄膜支撑13;
步骤4:参阅图7(d),在第一薄膜支撑13上淀积一层35nm厚的多层介质膜,并图形化,形成第一反射镜3;
步骤5:参阅图7(e),在可动镜面支撑1的正面刻蚀出可动镜面支撑通光孔15,形状为圆形,直径为4mm。
步骤6:参阅图7(f),在可动镜面支撑1上刻蚀出悬臂梁4,结构形式为直梁,形成可动镜面结构,示意图参阅图7(g);
步骤7:参阅图7(h),固定镜面支撑5为玻璃材料,在固定镜面支撑5上淀积一层20nm氮化硅薄膜,并图形化,其形状为圆形,直径为5mm,形成第二薄膜支撑14;
步骤8:参阅图7(i),在第二薄膜支撑14上淀积一层35nm厚的多层介质膜,并图形化,形状大小与第一反射镜3相同,形成第二反射镜6
步骤9:参阅图7(j),在固定镜面支撑5的背面刻蚀出固定镜面支撑通光孔16,形状为圆形,直径为4mm。
步骤10:参阅图7(k),将可动镜面支撑1与固定镜面支撑5的反射镜面相对,通过第一锚点7进行键合,形成完整珐珀腔;
步骤11:参阅图7(l),线圈基板为PCB板,制作带有100匝线圈与通光孔11的线圈基板8,通光孔11形状为圆形,直径为6mm;
步骤12:参阅图7(m),将线圈基板8与已经键合好的可动镜面支撑1和固定镜面支撑5,通过第二锚点10键合,形成完整滤波器。
Claims (7)
1.一种电磁驱动可调谐珐珀滤波器,其特征在于,主要包括可动镜面支撑(1)、固定镜面支撑(5)、薄膜永磁片(2)、第一反射镜(3)、第二反射镜(6)、悬臂梁(4)、线圈基板(8)、环状通电线圈(9);
所述可动镜面支撑(1)的中间可动部分通过悬臂梁(4)悬置于外周固定部分;可动镜面支撑(1)的外周部分与固定镜面支撑(5)的外周部分之间通过第一锚点(7)键合;第一反射镜(3)和第二反射镜(6)分别在可动镜面支撑(1)中间可动部分与固定镜面支撑(5)内侧相对的相应位置放置,使得第一反射镜(3)与第二反射镜(6)之间形成光学谐振珐珀腔;可动镜面支撑(1)外周部分的另一侧通过第二锚点(10)与线圈基板(8)键合;可动镜面支撑(1)中间可动部分上与线圈基板(8)相对的一侧有环状的磁粉填充槽(12),其内为薄膜永磁片(2);线圈基板(8)上与薄膜永磁片(2)相对一侧布有环状通电线圈(9);线圈基板(8)与第一反射镜(3)、第二反射镜(6)的位置相对应处开有通光孔(11)。
2.一种如权利要求1所述的电磁驱动可调谐珐珀滤波器,其特征在于,所述第一反射镜(3)、第二反射镜(6)均为半透半反膜。
3.一种如权利要求1或2所述的电磁驱动可调谐珐珀滤波器的制作方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:在可动镜面支撑(1)上刻蚀出磁粉填充槽(12);
步骤2:在刻蚀出的磁粉填充槽(12)内填充磁粉,并固化定型,完成充磁,形成薄膜永磁片(2);
步骤3:在可动镜面支撑(1)的背面淀积一层金属薄膜或多层介质薄膜,并图形化,其形状为圆形、方形或长方形,形成第一反射镜(3);
步骤4:在可动镜面支撑(1)上刻蚀出悬臂梁(4),其结构形式为直梁、蟹臂梁或折叠梁,形成可动镜面结构;
步骤5:在固定镜面支撑(5)上淀积一层金属薄膜或多层介质薄膜,并图形化,其形状为圆形、方形或长方形,与步骤3对应,形成第二反射镜(6);
步骤6:将可动镜面支撑(1)与固定镜面支撑(5)的反射镜面相对,通过第一锚点(7)进行键合,形成完整珐珀腔;
步骤7:在线圈基板(8)上制作通光孔(11);
步骤8:在线圈基板(8)上一侧制作环状通电线圈(9);
步骤9:将线圈基板(8)与已经键合好的可动镜面支撑(1)和固定镜面支撑(5),通过第二锚点(10)键合,形成完整滤波器。
4.一种电磁驱动可调谐珐珀滤波器,其特征在于,主要包括可动镜面支撑(1)、固定镜面支撑(5)、第一薄膜支撑(13)、第二薄膜支撑(14)、薄膜永磁片(2)、第一反射镜(3)、第二反射镜(6)、悬臂梁(4)、线圈基板(8)、环状通电线圈(9);
所述可动镜面支撑(1)的中间可动部分通过悬臂梁(4)悬置于外周固定部分;可动镜面支撑(1)的外周部分与固定镜面支撑(5)的外周部分之间通过第一锚点(7)键合;所述可动镜面支撑(1)的中间可动部分和固定镜面支撑(5)中心相应位置分别开有可动镜面支撑通光孔(15)和固定镜面支撑通光孔(16);
第一薄膜支撑(13)和第二薄膜支撑(14)分别在可动镜面支撑(1)中间可动部分与固定镜面支撑(5)内侧相对的相应位置横跨通光孔上,为第一反射镜(3)和第二反射镜(6)提供支撑;第一反射镜(3)和第二反射镜(6)分别在第一薄膜支撑(13)和第二薄膜支撑(14)内侧相对的相应位置放置,使得第一反射镜(3)与第二反射镜(6)之间形成光学谐振珐珀腔;可动镜面支撑(1)外周部分的另一侧通过第二锚点(10)与线圈基板(8)键合;可动镜面支撑(1)中间可动部分与线圈基板(8)相对的一侧有环状的磁粉填充槽(12),其内为薄膜永磁片(2);线圈基板(8)上与薄膜永磁片(2)相对一侧布有环状通电线圈(9);线圈基板(8)与第一反射镜(3)、第二反射镜(6)的位置相对应处开有通光孔(11)。
5.如权利要求4所述的电磁驱动可调谐珐珀滤波器,其特征在于,所述第一薄膜支撑(13)、第二薄膜支撑(14)均为拉应力透光薄膜。
6.如权利要求4所述的电磁驱动可调谐珐珀滤波器,其特征在于,所述第一反射镜(3)、第二反射镜(6)均为半透半反膜。
7.如权利要求4-6之一所述的电磁驱动可调谐珐珀滤波器的制作方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:在可动镜面支撑(1)上刻蚀出磁粉填充槽(12);
步骤2:在可动镜面支撑(1)上的磁粉填充槽(12)内填充磁粉,并固化定型,完成充磁,形成薄膜永磁片(2);
步骤3:在可动镜面支撑(1)的背面淀积一层拉应力薄膜,并图形化,其形状为圆形、方形或长方形,形成第一薄膜支撑(13);
步骤4:在第一薄膜支撑(13)上淀积一层金属薄膜或多层介质薄膜,并图形化,形成第一反射镜(3);
步骤5:在可动镜面支撑(1)的正面刻蚀出可动镜面支撑通光孔(15);
步骤6:在可动镜面支撑(1)上刻蚀出悬臂梁(4),其结构形式为直梁、蟹臂梁或折叠梁,形成可动镜面结构;
步骤7:在固定镜面支撑(5)上淀积一层拉应力薄膜,并图形化,其形状为圆形、方形或长方形,形成第二薄膜支撑(14);
步骤8:在第二薄膜支撑(14)上淀积一层金属薄膜或多层介质薄膜,并图形化,其形状与第一反射镜(3)相同,形成第二反射镜(6);
步骤9:在固定镜面支撑(5)的背面刻蚀出固定镜面支撑通光孔(16);
步骤10:将可动镜面支撑(1)与固定镜面支撑(5)反射镜面相对,通过第一锚点(7)进行键合,形成完整珐珀腔;
步骤11:制作带有环状通电线圈(9)和通光孔(11)的线圈基板(8);
步骤12:将线圈基板(8)与已经键合好的可动镜面支撑(1)和固定镜面支撑(5),通过第二锚点(10)键合,形成完整滤波器。
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