[发明专利]基于斜指换能器的可变间距微结构的制备装置及方法

权利要求书

1.一种基于斜指换能器的可变间距微结构的制备方法，其特征在于方法包括以下各步骤：

(1)采用制备装置，将声表面波斜指换能器的斜指电极(2)与信号发生器的输出通道相连，将液态光敏预聚物(4)通过微量注射泵注入玻璃液槽(3)内；

制备装置包括铌酸锂晶片(1)、叉指电极、玻璃液槽(3)和UV固化灯(5)，在铌酸锂晶片(1)上表面的两侧光刻有一对叉指电极，在铌酸锂晶片(1)上表面的中间布置有玻璃液槽(3)，玻璃液槽(3)中有液态光敏预聚物(4)，UV固化灯(5)置于玻璃液槽(3)正下方，一对叉指电极对称布置在玻璃液槽(3)的两侧；所述的叉指电极为斜指电极(2)，斜指电极(2)为由两个手指形电极交叉交错布置构成，手指形电极的每根电极指的指宽、相邻电极指之间的间隙统一均从一侧的手指形电极到另一侧的手指形电极由细到粗逐渐变化；斜指电极(2)与铌酸锂晶片(1)构成声表面波斜指换能器，信号发生器的输出通道与声表面波斜指换能器的两个斜指电极(2)相连；通过信号发生器向两侧的两个斜指电极(2)施加不同频率的激励信号时，在不同指宽所在位置产生不同波长的声表面波；

(2)根据所需制备的微阵列结构(7)的形状设置信号发生器输出信号，信号发生器发出激励信号施加到两侧的斜指电极(2)，在叠加的高频交变电场的作用下斜指电极(2)不同指宽位置产生不同波长的声表面波，经铌酸锂晶片(1)表面传播进入液态光敏预聚物(4)内并产生稳定的驻波声场，在液态光敏预聚物(4)表面形成所需的微阵列结构(7)；

(3)待液态光敏预聚物(4)表面形成的微阵列结构(7)稳定后，采用UV固化灯(5)对玻璃液槽(3)区域进行照射，使微阵列结构的液态光敏预聚物(4)固化成形，从而获得所需的微阵列结构的固体产品；

(4)计算获得最高频率f_h＝c/(4*w_h)和最低频率f_l＝c/(4*w_l)，c表示铌酸锂晶片(1)中声表面波传播方向的声速，w_h表示最小指宽，w_l表示最大指宽；将最高频率f_h和最低频率f_l的激励信号分别对应到斜指电极(2)指宽和间隙渐变的两端，从中选择最高频率f_h和最低频率f_l之间任意频率范围的激励信号，进而线性对应控制斜指电极(2)指宽和间隙最大处及指宽和间隙最小处之间对应区域范围产生声表面波，实现微阵列结构的成形；

通过信号发生器向两侧的斜指电极(2)输出振幅变化、具有相位差且相位差变化的激励信号，两侧激励信号产生的声表面波叠加到液态光敏预聚物(4)，形成以玻璃液槽(3)中心线对称或者不对称的峰谷高度变化/峰线谷线变化的可调变间距微阵列结构；具体采用以下方式的一种：

第一种，所述步骤(4)中，通过信号发生器向两侧的斜指电极(2)输出振幅相等、无相位差的密集等差频率的激励信号，密集等差频率的两侧激励信号产生的声表面波叠加到液态光敏预聚物(4)，形成以玻璃液槽(3)中心线对称排布的沿指宽和间隙变化方向的线性变间距微阵列结构(7)，微阵列结构具有峰结构和谷结构，沿声表面波传播方向，相邻两个峰结构或相邻两个谷结构之间的间距从指宽和间隙较小向指宽和间隙较大的方向由λ₁＝c/2f₁线性变化至λ₂＝c/2f₂，f₁和f₂分别表示信号发生器向两侧的斜指电极(2)输出信号的频率范围的最高值和最低值，信号发生器向两侧的斜指电极(2)的频率范围f₁～f₂处于最高频率f_h和最低频率f_l之间，微阵列结构固体产品的整体宽度为[(f₁-f₂)Lf_hf_l]/[(f_h-f_l)f₁f₂]；

第二种，所述步骤(4)中，通过信号发生器向两侧的斜指电极(2)输出振幅统一变化、无相位差的密集等差频率的激励信号，密集等差频率的两侧激励信号产生的声表面波叠加到液态光敏预聚物(4)，形成以玻璃液槽(3)中心线对称排布的沿指宽和间隙变化方向的峰谷高度变化的线性变间距微阵列结构(7)，微阵列结构具有峰结构和谷结构，沿声表面波传播方向，相邻两个峰结构或相邻两个谷结构之间的间距从指宽和间隙较小向指宽和间隙较大的方向由λ₁＝c/2f₁线性变化至λ₂＝c/2f₂，f₁和f₂分别表示信号发生器向两侧的斜指电极(2)输出信号的频率范围的最高值和最低值，信号发生器向两侧的斜指电极(2)的频率范围f₁～f₂处于最高频率f_h和最低频率f_l之间，微阵列结构固体产品的整体宽度为[(f₁-f₂)Lf_hf_l]/[(f_h-f_l)f₁f₂]；

第三种，所述步骤(4)中，通过信号发生器向两侧的斜指电极(2)输出振幅统一变化、具有相位差且相位差分段线性连续变化的密集等差频率的激励信号，密集等差频率的两侧激励信号产生的声表面波叠加到液态光敏预聚物(4)，形成沿指宽和间隙变化方向的峰谷高度变化、相位差变化的可调控变间距微阵列结构(7)，微阵列结构具有峰结构和谷结构，沿声表面波传播方向，相邻两个峰结构或相邻两个谷结构之间的间距从指宽和间隙较小向指宽和间隙较大的方向由λ₁＝c/2f₁线性变化至λ₂＝c/2f₂，f₁和f₂分别表示信号发生器向两侧的斜指电极(2)输出信号的频率范围的最高值和最低值，信号发生器向两侧的斜指电极(2)的频率范围f₁～f₂处于最高频率f_h和最低频率f_l之间，微阵列结构固体产品的整体宽度为[(f₁-f₂)Lf_hf_l]/[(f_h-f_l)f₁f₂]。