[发明专利]MEMS微镜、迈克尔逊干涉系统及光学系统

说明书

公开了一种MEMS微镜、迈克尔逊干涉系统及光学系统，该MEMS微镜包括：衬底以及镜面结构，镜面位于所述衬底的一侧，且其第一表面与衬底的第一表面之间形成空隙，其中，光源发出的入射光线照射在衬底的第二表面上，第一部分入射光线经由衬底的第二表面反射形成第一反射光，第二部分入射光线经由镜面结构的第一表面反射形成第二反射光，第一反射光和第二反射光耦合形成第一干涉光。该干涉系统基于MEMS芯片表面反射与其衬底表面反射的特性，利用MEMS微镜中不运动衬底反射的光线与运动的镜面结构反射的光线耦合后形成干涉光路，达到迈克尔逊系统的干涉要求，又减少了定镜的设置，有效提高干涉系统光路组装效率的同时，大幅度降低了光学结构的成本。

技术领域

本发明涉及微机电系统的光学设计领域，尤其涉及一种MEMS微镜、迈克尔逊干涉系统及光学系统。

背景技术

MEMS(Microelectro Mechanical Systems，微型电子机械系统)器件由于其优异的特性而被广泛运用于通讯、微型光电器件、显示等多个领域，例如用于制作微型投影仪、微型光谱仪、光学层析内窥镜成像扫描、光开光、光衰减器等。

时间调制型傅立叶变换光谱仪是基于迈克尔逊干涉系统的光学系统，目前最为典型的迈克逊干涉结构，即由动镜、定镜、分光棱镜组成，而动镜即可以用上述提到的MEMS器件。当准直后的入射光经过分光棱镜分束，分别入射至动镜和定镜，各自反射后再经分光棱镜合波并发生干涉。动镜在运动过程中与定镜之间产生光程差的变化，使得出射光强产生呈现明暗交替变化，通过单点的光电探测器可探测到的一组时序的干涉信号。但由于动镜的非匀速运动，通常会在光谱仪的光学系统中加入激光器用以标定动镜的运动轨迹，因此传统干涉平台尺寸都比较大，需要组装和对齐的器件较多，组装与调试过程操作比较复杂，调整精度不高，价格比较高。传统的光谱仪和干涉仪操作过程困难，需要进一步改进干涉仪及光谱仪的结构。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种MEMS微镜结构、迈克尔逊干涉系统及光学系统，利用MEMS微镜镜面的反射光线与其衬底的反射光线在分光棱镜中合波耦合后形成干涉光路，减少干涉仪中固定反光镜的使用，从而简化干涉仪的结构，简化组装过程。

根据本发明第一方面，提供一种MEMS微镜，包括：

衬底；以及

镜面结构，位于所述衬底的第一侧且与所述衬底连接，所述镜面结构的第一表面与所述衬底的第一表面相对且二者之间形成空隙，

其中，光源发出的入射光线照射在所述衬底的第二表面上，第一部分入射光线经由所述衬底的第二表面反射形成第一反射光，第二部分入射光线经由所述镜面结构的第一表面反射形成第二反射光，所述第一反射光和所述第二反射光耦合形成第一干涉光。

可选地，所述衬底的第二表面为从边缘到中心朝向所述镜面结构倾斜的曲面或平面，所述第一反射光经由所述衬底的第二表面汇聚。

可选地，所述衬底上形成有贯穿所述衬底两个表面的通孔，所述第二部分入射光线经由所述通孔照射在所述镜面结构的第一表面上。

可选地，所述衬底的第一表面从边缘到中心朝向所述镜面结构倾斜，将到达所述镜面结构的部分光线反射至外部。

可选地，所述入射光线的光斑直径大于所述通孔的孔径。

可选地，所述通孔为多个，且所述通孔的孔径总面积占所述衬底表面的20％-80％。

可选地，所述第二部分入射光线透射过所述衬底到达所述镜面结构的第一表面。

根据本发明第二方面，提供一种迈克尔逊干涉系统，包括：

第一光源；

第一分光棱镜，位于所述衬底的第二侧，所述第一光源发出的光线经由所述第一分光棱镜形成从所述衬底的第二侧照射到所述衬底的第二表面上的入射光线；