[发明专利]集成角度传感器的高衍射效率MEMS扫描光栅

摘要

本发明提出一种集成角度传感器的高衍射效率MEMS扫描光栅。它由光栅面、电磁驱动线圈、电磁传感线圈、扭转梁和支撑框架组成。所述光栅面、电磁驱动线圈、电磁传感线圈、扭转梁和支撑框架均制作在同一片偏晶向的（111）硅基底上。光栅面、电磁驱动线圈及电磁传感线圈由一对扭转梁支撑在支撑框架的内部。本发明的光栅为非对称锯齿形的闪耀光栅，大大提高了扫描光栅的衍射效率。本发明采用电磁驱动方式对MEMS扫描光栅进行驱动，可在较低的工作电压下实现光栅的大角度扫描。本发明同时集成了电磁式角度传感器，可以实现光栅扫描角度的实时测量。本发明成果可广泛应用于微型近红外光谱仪系统。

主权项

集成角度传感器的高衍射效率MEMS扫描光栅，其特征在于：所述扫描光栅包括光栅面（1）、电磁驱动线圈（2）、电磁传感线圈（3）、扭转梁（4）以及支撑框架（5）；所述光栅面（1）、电磁驱动线圈（2）、电磁传感线圈（3）均制作在同一偏晶向（111）硅片上，并以硅结构层（6）作为其共同的底层，光栅面（1）位于硅结构层的正面，电磁驱动线圈（2）及电磁传感线圈（3）位于硅结构层的背面；光栅面（1）、电磁驱动线圈（2）及电磁传感线圈（3）由扭转梁（4）支撑在支撑框架（5）的内部；所述光栅面（1）具有制作在硅结构层（6）上的反射膜层（11），光栅槽型为非对称锯齿形，光栅为反射型闪耀光栅；所述电磁驱动线圈（2）采用单圈线圈结构，以硅结构层（6）作为底层，由TiW/Au种子层（15）和Au层（16）构成，电磁驱动线圈（2）的输入输出端通过电磁驱动线圈焊盘（7、8）与外部电路相连；所述电磁传感线圈（3）位于电磁驱动线圈（2）内，采用矩形渐开线结构设计，由表层线圈和埋层引线组成，其中表层线圈也包括TiW/Au种子层(15)和Au层(16)；埋层引线为硼层(14)，表层线圈和埋层引线之间通过通孔进行连通，电磁传感线圈(3) 的输入输出端通过电磁传感线圈焊盘(9，10)进行输出和测量；所述电磁驱动线圈（2）及电磁传感线圈（3）需在外加恒稳磁场下工作。