[发明专利]一种光学直角反射镜及其制造方法

说明书

本申请提供一种光学直角反射镜及其制造方法，该方法用于在单晶硅基片上制造光学直角反射镜，该方法包括：在基片的表面形成蚀刻掩模，所述蚀刻掩模具有使所述基片的表面露出的开口，所述基片是单晶硅片；对形成有蚀刻掩模的所述基片进行湿法腐蚀，以形成刻槽，所述刻槽至少具有相互垂直的两侧壁，两个所述侧壁是硅(110)晶面，并且两个所述侧壁与所述基片表面夹角为45°；以及在所述刻槽的两个所述侧壁覆盖光反射层，以在所述刻槽中形成直角反射镜。根据本申请的方法制造直角反射镜，其光学质量好、精度高、体积小、成本低，并且可以方便制造阵列式的多槽直角反射镜，从而获得较大面积的直角反射镜。

技术领域

本申请涉及半导体技术、光学技术领域，尤其涉及一种基于MEMS技术的光学直角反射镜及其制造方法。

背景技术

光学反射镜是光学技术中最基本、应用最广泛的光学元件/器件。根据光的反射定律，当入射光与镜面成一定入射角入射时，反射光的出射角等于光的入射角。因此，当光入射角不为零时，出射光与入射光形成一定夹角，仅当光束垂直镜面入射时，光束能够按原路返回，如果此时光学反射镜有任何角度抖动、振动，反射光束将发生偏离，无法实现按原路返回。在一些光学系统应用中，需要反射光束严格按原光路逆向反射，这些应用包括傅里叶变换光谱仪、光学迈克尔逊干涉仪、激光探测合作目标、光学精密测量等。

在光学技术中，通常采用由两面互相垂直的光学镜面构成的“直角反射镜”来实现光束原光路逆向反射。依据光学反射原理，入射光在光入射面内以不同角度(在一定范围内)入射“直角反射镜”后，均能够沿入射方向原路返回。直角反射镜在要求反射光严格逆向无偏转的光学系统中有较好的应用前景，可以极大地降低反射镜的装配难度、大幅度提高光学系统的稳定性，成为一类重要的光学元器件。利用直角反射镜实现光束逆向反射，仅当光束在入射面内改变入射角可以实现逆向反射，因此称为一维“直角反射镜”。要实现非光入射面内的光束逆向反射，需要两块直角反射镜级联，构成二维“直角反射镜”。

直角反射镜广泛地应用于科学实验和精密测量中,在精密仪器中的定位监测系统如精密机械的控制、校正中有广泛的应用。迈克尔逊干涉仪是依据光反射、干涉原理制造的应用广泛的精密光学测量仪器，将直角反射镜应用于迈克尔逊干涉仪中，不仅能够极大地降低该类仪器的装配、对位难度，而且能够极大地提高仪器稳定性、检测精度和检测范围。傅里叶变换光谱仪是一种重要的精密光谱仪器，其技术关键是运动的光反射镜(称为“动镜”)在扫描运动过程中不发生抖动、偏转，严格保证光束逆向反射，尤其在高速、大范围动镜扫描时，这是非常困难的，成为制造傅里叶变换光谱仪的主要技术难题。利用直角反射镜作为动镜，可以极大克服动镜在扫描过程中角度抖动对仪器性能的影响、降低光学装配难度、大幅度降低制造成本。直角反射镜作为傅里叶变换光谱仪的固定反射镜也具有重要价值，可以提高仪器的抗震能力。总之，直角反射镜是一种特殊光学元件/器件，在光学系统中应用广泛。

直角反射镜在激光雷达测量、定位中有重要的应用，可以作为远距离探测合作目标，大幅度提高激光探测距离、精度。经激光雷达发射的激光束够由直角反射镜准确地逆向反射回激光雷达，因此可以在很远的距离上发现从反射镜反射回来的信号，由此可以用直角反射镜作为合作目标探测月球到地球的距离。当把直角反射镜安置在江、河、海洋的浅滩上时，领航员在自己的激光雷达屏幕上就能清晰地看见水浅的地方，避免船只搁浅，扩大激光雷达的探测距离。在军事上，直角反射镜还可以用来对抗激光雷达的侦察定位，从飞机上投下直角反射镜，由于其反射信号比飞机的强，能够转移激光雷达的“注意力”，从而飞机趁机逃之夭夭。此外，直角反射镜在光衰减器(例如下面的非专利文献1所述)、光谱测量、LED封装等领域中有着广泛的应用。

非专利文献1：[1]Ge Zhu,Bing-yan Wei,Liang-yu Shi,Xiao-wen Lin,etc.Afast response variable optical attenuator based on blue phase liquidcrystal.OPTICS EXPRESS,2013(21)5:5332-5337.