[发明专利]一种基于纳米光栅的单片集成陀螺仪及其加工方法

权利要求书

1.一种基于纳米光栅的单片集成陀螺仪，其特征在于，由上至下依次包括：集成光源(1)、带纳米光栅的微谐振器(2)和集成光电转换器(3)；所述集成光源上对称设有第一反射面(13)，两个第一反射面外侧分别设有光源(11)，相邻两个第一发射面和光源之间设有第一光路(12)；带有纳米光栅的微谐振器由上至下包括盖帽(21)、微谐振器(22)和衬底(23)，微谐振器为双质量块结构微谐振器，包括质量块、驱动框架(27)和解耦梁结构，驱动框架设在质量块外围，解耦梁结构与质量块和驱动框架连接，可动纳米光栅(24)附着在谐振器的质量块下表面，可动纳米光栅下方的衬底上设有固定光栅(25)，盖帽对应驱动框架四周处设有第一通孔(26)，集成光源设有与第一通孔数量相等且位置对应的第二通孔(14)；集成光电转换器上对称设有第二反射面(33)，两个第二反射面外侧分别设有集成光电二极管(31)，相邻两个第二发射面和集成光电二极管之间设有第二光路(32)；

所述驱动框架为静电驱动框架，驱动框架采用静电力驱动，通过第一通孔实现静电驱动的信号引入；

所述静电驱动框架为两组，分别设在两个质量块外围，可动纳米光栅分别位于质量块的中心；固定光栅与可动光栅上下平行排布；固定光栅在衬底上通过剥离沉积金属的工艺加工得到；

所述集成光源键合在盖帽上方，与第一光路在同一硅晶圆上加工得到，光源产生频率和强度稳定的入射光，入射光在第一光路的引导下进入带纳米光栅的微谐振器中被调制；

集成光电转换器键合在衬底的下方，第二光路实现将带纳米光栅的微谐振器的出射光引入集成光电二极管，实现对光强的检测。

2.根据权利要求1任意一项所述的基于纳米光栅的单片集成陀螺仪，其特征在于：盖帽和衬底均为玻璃材料，集成光源和集成光电转换器均为III-V族材料通过薄膜工艺加工所得，集成光源底部依次设有第一掩埋氧化层(15)和第一支撑层(16)，集成光电转换器底部依次设有第二掩埋氧化层(34)和第二支撑层(35)。

3.根据权利要求1任意一项所述的基于纳米光栅的单片集成陀螺仪，其特征在于：所述可动光栅与固定光栅周期不同，采用相同的排列方向，构成了多个宽度可变的缝隙。