一種MEMS光學干涉平臺及組裝方法技術

本發明專利技術公開了一種MEMS光學干涉平臺，所述MEMS光學干涉平臺包括硅片基座、第二鏡體、第一鏡體、驅動臂以及阻擋件，其中，所述硅片基座上開設有對準槽，所述對準槽中放置有所述阻擋件；所述硅片基座的一側通過第一組驅動臂連接有第二鏡體，相鄰一側通過第二組驅動臂連接有第一鏡體。將第一鏡體、第二鏡體與阻擋件放置在同一個硅片基座上，形成一個光學干涉平臺模塊，降低干涉儀的組裝難度；第一鏡體與第二鏡體均采用體積較小的MEMS微鏡，構成的干涉平臺體積也會比較小，且成本低；利用半導體加工工藝，可以更加準確對齊，減小組裝誤差；可通過控制驅動臂的工藝參數控制MEMS動鏡的移動范圍和速度；該微型干涉模塊可廣泛用于各種光學系統。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于微機電系統領域，涉及一種MEMS光學干涉平臺及組裝方法。
技術介紹
干涉儀的工作原理是從激光器發出的光束，經擴束準直后由分光鏡分為兩路，并分別從固定反射鏡和可動反射鏡反射回來，之后匯合在分光鏡上產生干涉條紋，并通過移動可動反射鏡來觀察干涉條紋的變化。激光干涉儀配合各種折射鏡及反射鏡可以用來測量線性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等，并可作為精密工具機或測量儀器的校正工具。而干涉平臺是激光干涉儀的核心部件，傳統干涉平臺由固定反射鏡、可動反射鏡及分光鏡組成，上述固定反射鏡、可動反射鏡以及分光鏡空間搭建形成干涉平臺，由于其尺寸較大，組裝與調試過程復雜，調整精度較低，成本高，進而影響了激光干涉儀的性價比。
技術實現思路
本專利技術為解決傳統的干涉平臺存在的體積大、組裝和調整過程復雜，精度低及成本高等問題，提出一種MEMS光學干涉平臺及組裝方法。為達此目的，本專利技術采用以下技術方案一種MEMS光學干涉平臺，所述MEMS干涉平臺包括硅片基座、第二鏡體、第一鏡體、至少兩組驅動臂以及阻擋件，其中，所述硅片基座上開設有對準槽，所述阻擋件設置在所述對準槽中；所述硅片基座的一側通過第一組驅動臂連接第二鏡體，相鄰一側通過第二組驅動臂連接第一鏡體。進一步地，所述硅片基座具有上層和底層，所述對準槽為設置在所述硅片基座的上層上的矩形凹槽，該對準槽的兩條相鄰邊設置在所述硅片基座的上層中并成90°直角，另兩條相鄰邊則設置為與所述硅片基座的底層的兩個相鄰側邊分別處于相同平面內；所述硅片基座的上層、所述對準槽與所述硅片基座的底層形成階梯狀結構。進一步地,所述第一鏡體為動鏡或固定鏡,所述第二鏡體為動鏡。進一步地，所述對準槽通過半導體刻蝕的方式加工而成。進一步地，所述第二鏡體由第一組驅動臂連接在硅片基座的底層上，所述第一鏡體由第二組驅動臂連接在硅片基座的底層上；并且所述第二鏡體與所述第一鏡體所在的平面相互垂直。進一步地，所述第一鏡體與第二鏡體為電熱驅動的MEMS微鏡。進一步地，所述驅動臂為由至少兩層薄膜材料組成，且每層薄膜材料的熱膨脹系數不同。進一步地，所述驅動臂為上下雙層結構，一層為金屬層，另一層為氧化物層。進一步地，所述驅動臂的偏轉角度通過其厚度、長度與寬度以及溫度控制，其最大偏轉角度大于90°。進一步地，所述阻擋件為分光鏡或擋塊與分光鏡的組件。進一步地，所述MEMS微鏡包括鏡體、邊框及連接在鏡體和邊框之間的鏡體驅動臂，所述鏡體驅動臂為電熱方式驅動的驅動臂，所述鏡體驅動臂具有與所述驅動臂同樣的材料層結構。一種上述所述的MEMS光學干涉平臺的組裝方法，組裝步驟為步驟A，在硅片基座的上層上通過半導體刻蝕加工成90°直角形狀的對準槽，使得硅片基座的上層與硅片基座的底層在所述對準槽處形成階梯狀結構；步驟B，將阻擋件放入所述對準槽中，并通過所述對準槽的所述90°直角邊對其進行準確定位；步驟C，對驅動臂通電，利用第一組驅動臂的材料膨脹作用將第二鏡體慢慢抬起，通過第二組驅動臂的材料膨脹作用將第一鏡體慢慢抬起；第一組驅動臂與第二組驅動臂偏轉直到所述第一鏡體與所述第二鏡體分別對齊頂住阻擋件的側壁為止；步驟D，所述第一鏡體與所述第二鏡體對齊定位后，驅動臂保持不動，完成第二鏡體、第一鏡體及分光鏡光學精確對準。通過以上步驟，可以精確的控制第一鏡體與第二鏡體的傾斜角度，并與阻擋件進行準確定位。本專利技術的有益效果為(I)本專利技術將第一鏡體、第二鏡體與阻擋件放置在同一個娃片基座上,形成一個干涉平臺模塊，降低干涉儀的組裝難度；(2)第一鏡體與第二鏡體均采用體積較小的MEMS微鏡，構成的干涉平臺體積也會比較小，且成本低；(3)利用半導體加工工藝，可以更加準確對齊，減小組裝誤差；(4)通過控制驅動臂的工藝參數控制MEMS動鏡的移動，可以更加精確地觀察干涉情況。附圖說明圖1是本專利技術一種MEMS干涉平臺整體結構示意圖一；圖2是本專利技術一種MEMS干涉平臺整體結構示意圖二 ；圖3是圖1與圖2中的自傾斜MEMS微鏡示意圖；圖4是圖1與圖2中的自傾斜MEMS微鏡結構剖面圖；圖5是圖1與圖2中的自傾斜MEMS微鏡結構示意圖；圖6是圖1與圖2中的自傾斜MEMS微鏡高度調整示意圖；圖7是圖1與圖2中的自傾斜MEMS微鏡偏轉前后示意圖；圖8是圖1與圖2中的MEMS微鏡結構示意圖；圖9是圖8中的MEMS微鏡結構的A-A剖視圖；圖10是圖1與圖2中的MEMS微鏡加工過程示意圖。圖中1、第一鏡體；2、第二鏡體；3、驅動臂；4、硅片基座；5、對準槽；6、阻擋件；7、支撐架；8、加工時位置；9、初始位置；11、第一鏡體鏡面；12、第一鏡體邊框；13、第一鏡體驅動臂；21、第二鏡體鏡面；22、第二鏡體邊框；23、第二鏡體驅動臂；31第一組驅動臂第一臂；32、第一組驅動臂第二臂；33第二組驅動臂第一臂；34、第二組驅動臂第二臂；41、上層；42、底層。具體實施例方式下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本專利技術的技術方案。如圖1、圖2所示為一種MEMS干涉平臺兩個視角方向示意圖，其包括硅片基座4、第二鏡體2、第一鏡體1、至少一組驅動臂3以及阻擋件6。其中，硅片基座4上開設有對準槽5，所述對準槽5中放置有阻擋件6 ;硅片基座4的一側通過第一組驅動臂31、32連接有第二鏡體2，相鄰一側通過第二組驅動臂33、34連接有第一鏡體I。硅片基座4具有上層41和底層42，對準槽5為設置在硅片基座4的上層41上的矩形凹槽，通過半導體刻蝕方式加工而成，該對準槽5的兩條相鄰邊設置在硅片基座4的上層41中并成90°直角，另兩條相鄰邊則設置為與硅片基座4的底層42的兩個相鄰側邊分別處于相同平面內；硅片基座4的上層41、對準槽5與硅片基座4的底層42形成臺階結構。其中，第一鏡體I為動鏡或固定鏡，第二鏡體2為動鏡；優選的，在本實施例中，第一鏡體I為固定鏡。( I)驅動臂3的設計如圖3、圖4所示為自傾斜MEMS微鏡的結構示意圖，其中，第二鏡體2由第一組驅動臂31、32連接在硅片基座4的底層42上，所述第一鏡體I由第二組驅動臂33、34連接在硅片基座4的底層42上；并且所述第二鏡體2與所述第一鏡體I所在的平面相互垂直；第一鏡體I與第二鏡體2的偏轉通過驅動臂3來實現。 驅動臂3為由至少兩種薄膜材料組成，且每層薄膜材料的熱膨脹系數不同；優選地，在本實施例中，驅動臂3由兩種熱膨脹系數不同的材料組成的雙層梁結構，加工過程中，其處于加工時位置8處，釋放后將會偏轉到初始位置9處。驅動臂3的偏轉角度可以通過其厚度、長度與寬度以及溫度控制，如圖5所示，其偏轉角度0由如下公式計算本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種MEMS光學干涉平臺，其特征在于，所述MEMS光學干涉平臺包括硅片基座（4）、第二鏡體（2）、第一鏡體（1）、至少兩組驅動臂（3）以及阻擋件（6），其中，所述硅片基座（4）上開設有對準槽（5），所述阻擋件（6）設置在所述對準槽（5）中；所述硅片基座（4）的一側通過第一組驅動臂（31、32）連接第二鏡體（2），相鄰一側通過第二組驅動臂（33、34）連接第一鏡體（1）。

【技術特征摘要】
1.一種MEMS光學干涉平臺，其特征在于，所述MEMS光學干涉平臺包括硅片基座(4)、第二鏡體(2)、第一鏡體(I)、至少兩組驅動臂(3)以及阻擋件(6)，其中，所述硅片基座(4)上開設有對準槽(5)，所述阻擋件(6)設置在所述對準槽(5)中；所述硅片基座(4)的一側通過第一組驅動臂(31、32)連接第二鏡體(2)，相鄰一側通過第二組驅動臂(33、34)連接第一鏡體(O。2.根據權利要求1所述的一種MEMS光學干涉平臺，其特征在于，所述第一鏡體(I)為動鏡或固定鏡，所述第二鏡體(2)為動鏡。3.根據權利要求1所述的一種MEMS光學干涉平臺，其特征在于，所述硅片基座(4)具有上層(41)和底層(42)，所述對準槽(5)為設置在所述硅片基座(4)的上層(41)上的矩形凹槽，該對準槽(5)的兩條相鄰邊設置在所述硅片基座(4)的上層(41)中并成90°直角，另兩條相鄰邊則設置為與所述硅片基座(4)的底層(42)的兩個相鄰側邊分別處于相同平面內；所述硅片基座(4)的上層(41)、所述對準槽(5)與所述硅片基座(4)的底層(42)形成階梯狀結構。4.根據權利要求3所述的一種MEMS光學干涉平臺，其特征在于，所述對準槽(5)通過半導體刻蝕加工而成。5.根據權利要求1所述的一種MEMS光學干涉平臺，其特征在于，所述第一鏡體(I)由第二組驅動臂(33、34)連接在硅片基座(4)的底層(42)上，所述第二鏡體(2)由第一組驅動臂(31、32 )連接在硅片基座(4 )的底層(42 )上；并且所述第二鏡體(2 )與所述第一鏡體(I)所在的平面相互垂直。6.根據權利要求1所述的一種MEMS光學干涉平臺，其特征在于，所述第一鏡體(I)與第二鏡體(2 )為電熱驅動的MEMS微鏡。7.根據權利要求1所述的一種MEMS光學干涉平臺，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳巧，謝會開，周亮，
申請(專利權)人：無錫微奧科技有限公司，
類型：發明
國別省市：