[发明专利]一种微型F-P腔可调谐滤波器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微机电系统技术领域，更具体地，涉及一种微型F-P腔可调谐滤波器及其制备方法。

背景技术

超光谱成像仪研究是成像光谱技术领域中的一个新的课题，它能够在波长相邻、连续采样的窄带光谱波段上获得数十至数百个通道光谱图像，利用这种高光谱分辨率的超多光谱图像数据，可以根据地球表面众多物体的光谱特征识别它们，在经济建设和军事上均有极高应用价值。

传统的成像光谱仪的分光方法是利用棱镜、光栅或傅立叶变换光谱仪等色散型元件，不同的光谱成像于不同的探测器上，这种成像光谱仪结构复杂程度较高、重量和体积也较大，很难满足当今遥感成像技术高空间分辨率、高光谱分辨率、多成像波段、立体、实时和动态观测能力的需求。随着探测器由点扫描、线阵列扫描发展到焦平面阵列，光谱成像发展到超光谱成像，对光谱分辨率的要求越来越高，因此分光元件必须适应其发展。

发展滤波式的分光元件，高光谱分辨率，高能量利用率等优点。其中Fabry-Perot结构干涉仪，结构简单，多光束干涉，灵敏度高，调制速度快等优点。针对现有滤波器的不足，提出基于MEMS技术的微型F-P腔可调谐滤波器结构，可以代替麦克尔逊干涉仪，使得系统更为简单，结构更紧凑，能耗更低，精确度更高，在超光谱成像中有重要的应用。

并且在光纤光栅传感系统及光纤通信系统中，微型F-P腔可调谐滤波器也有重要应用。在光纤光栅传感中，微F-P腔可调谐滤波器作为解调器，在光纤通信系统中，用作DWDM的解复用，信号解调等，光纤放大器中的信号滤波器，在光纤激光器，频谱分析中，有重要作用。

微F-P腔可调谐滤波器阵列按照调谐方式可以分为三种：折射率可调，角度可调和腔长可调等。折射率可调式微滤波器阵列一般为实心F-P腔，利用的是电光或热光效应使得介质折射率变化，导致谐振波长改变，实现滤波选频；角度可调式微滤波器阵列大多采用热双压电晶片元件作为微激励器，使滤波器平面产生从0°到90°的弯曲，改变入射光束的入射角，调谐透射光束波长，实现滤波功能。这两种可调方式的F-P腔滤波器有调谐范围不够大，可调谐范围限制10nm以内，响应慢等缺点。

腔长可调式F-P腔滤波器有调谐范围更大，精度更高等优点，更有利于实现超光谱成像和DWDM(Dense Wavelenth Division Multiplexing)系统中的光谱滤波功能，而基于MEMS技术的F-P腔可调谐滤波器，具有体积微小、易与激光器、探测器或调制器集成的优点，且在5V的偏压下达到70nm。

腔长可调式微滤波器有下凹型和分离键合型，下凹型结构制作难点在于下凹腔的刻蚀制作，平整性及电极制作等；分离键合型结构制作难点在于对设备要求很高，需要用到ICP(Inductively Coupled Plasma感应耦合等离子体)深刻蚀系统，热压键合及硅面抛光减薄设备的支持。这些制作设备要求高，不利于没有ICP设备的单位制作F-P器件，并且这种方法是上下两片集成，没有一体化工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种空气腔的F-P可调谐阵列式滤波器，该滤波器能有大的调谐范围，响应速度快，易于探测器集成，阵列中每个小滤波器都能单独控制，使得入射光线有选择性的出射。

本发明提供了一种微型F-P腔可调谐滤波器，包括衬底，在衬底片的一面附着增透膜，在衬底的另一面附着第一布拉格反射镜，在第一布拉格反射镜上附着第一电极和第二电极；在第一电极上附着四个金属桥墩，在所述四个金属桥墩上附着有桥面；所述桥面由四个悬臂梁和可动隔膜构成，每一个悬臂梁为L型，一个悬臂梁的一端与一个金属桥墩垂直固定连接，另一端与可动隔膜连接；可动隔膜为正方形，且中心嵌有第二布拉格反射镜；第一布拉格反射镜与第二布拉格反射镜构成F-P腔的谐振腔；当第一电极与第二电极通电后，四个悬臂梁发生弹性形变并带动可动隔膜和第二布拉格反射镜在垂直于第一布拉格反射镜的方向移动，改变谐振腔的腔长，实现滤波器的可调谐功能。

更进一步地，所述悬臂梁的材料为金属弹性形变材料。

更进一步地，所述金属桥墩用于实现第一电极与金属桥面之间的电连接，还用于支撑桥面。

更进一步地，所述第一电极包括左电极和右电极，所述左电极与所述右电极形状相同且成对角对称设置。