[发明专利]一种基于微机电系统的光传感装置和光传感方法

说明书

技术领域

本发明涉及光传感器技术领域，具体涉及一种基于微机电系统的光传感装置和光传感方法。

背景技术

全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势，传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统)传感器、生物传感器等新兴传感器。特别是微机电系统传感器，MEMS(微机电系统)技术目前已经广泛使用于各类电子传感器之中，包括，陀螺仪、压力传感器、加速度计、气体传感器、生物芯片。这些传感器通过特定的结构将外界的各种信号(包括运动、压力、生物化学组份信号)直接转换成电子信号。尽管电子信号的处理技术已逐渐走向成熟，但是在日益提升的高灵敏度、高集成度性能要求及市场需求驱动之下，作为传感的电子信号由于自身物理特征的限制将成为下一代传感器的技术瓶颈。

在光传感技术迅速发展的今天，已经能够解决传统传感技术存在的灵敏度低、易受干扰、感应时间较长、检测某些化学气体不安全等方面的问题。光传感技术作为信息科学技术的一个重要分支，在光通信、工业过程控制、环境监测和国家安全等众多方面都有着十分重要的应用。与传统传感器相比，光传感器具有灵敏度高、体积小、抗电磁干扰能力强、便于集成、可在线检测等众多优点。因此在传感领域中，光传感占有越来越重要的地位。

近年来，作为传感器技术中十分重要的一员，光传感器已广泛应用在各个行业。尽管光传感技术正在快速发展，在设计上却一直没有重大的突破。由于受到光学器件尺寸和材料的限制，平面光传感系统的制备通常需要复杂的加工工艺流程，如光刻、电子束刻蚀或者纳米压印技术，且难以同时集成复杂的光电性能在单一芯片上，不便于实现大规模产业化制作。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于微机电系统的光传感装置，提高传感性能，并实现光传感器的芯片集成化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于微机电系统的光传感装置，包括：

光源，用于输出光子信号；

微机电单元，包括相互连接的感应运动模块和光变模块，所述感应运动模块用于感应外界信息并根据外界信息进行机械变化，所述光变模块用于改变光子信号的物理特征，所述光变模块通过感应运动模块带动进行机械变化；

光接收单元，用于接收通过微机电单元的光子信号并转换成电信号；

所述微机电单元分别与光源和光接收单元连接。

其中，较佳方案是：所述感应运动模块包括用于感应外界信息的感应子模块和根据外界信息进行机械变化的机械子模块，所述机械子模块分别与感应子模块和光变模块连接。

其中，较佳方案是：所述光变模块包括至少一层的光学薄膜，所述光学薄膜用于改变光子信号的物理特征。

其中，较佳方案是：所述光子信号的物理特征包括强度分布、频率、相位和偏振。

其中，较佳方案是：所述微机电单元还包括一机械联接模块，所述机械联接模块分别与机械子模块和光变模块连接，所述机械子模块通过机械联接模块带动光变模块进行机械变化。

其中，较佳方案是：所述光源包括相互连接的发光模块和驱动电极模块，所述发光模块用于输出具有特定波长的光子信号，所述驱动电极模块用于提供发光模块工作所需能量。

其中，较佳方案是：所述光接收单元包括相互连接的光电转换模块和电信号输出模块，所述光电转换模块用于接收通过微机电单元的光子信号，并将光子信号转换成电信号，所述电信号输出模块用于将电信号输出到外部电子设备中。

其中，较佳方案是：还包括光传输通道，所述光传输通道包括若干具有不同光折射率的通光层，所述通光层根据由低至高的光折射率在光传输通道中横向排列；所述光子信号在光传输通道中是从光折射率低的通光层射向光折射率高的通光层。

其中，较佳方案是：所述光传输通道包括发射端光传输通道和接收端光传输通道，所述发射端光传输通道设置在光源和微机电单元之间，所述接收端光传输通道设置在光接收器和微机电单元之间。

其中，较佳方案是：还包括一衬底，所述光源、微机电单元和光接收单元依次设置在所述衬底上。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种基于微机电系统的光传感方法，包括步骤：

A、输出光子信号，并将光子信号输入微机电单元中；

B、所述微机电单元包括相互连接的感应运动模块和光变模块，所述感应运动模块感应外界信息并根据外界信息进行机械变化，所述光变模块通过感应运动模块带动进行机械变化,并改变光子信号的物理特征；