[发明专利]平动式光栅光调制器、其制造方法及其阵列无效
申请号: | 200910190977.3 | 申请日: | 2009-09-25 |
公开(公告)号: | CN101666910A | 公开(公告)日: | 2010-03-10 |
发明(设计)人: | 张智海;王伟;莫祥霞;郭媛君;黄庆探 | 申请(专利权)人: | 重庆大学 |
主分类号: | G02B26/08 | 分类号: | G02B26/08 |
代理公司: | 北京同恒源知识产权代理有限公司 | 代理人: | 赵荣之 |
地址: | 400044重*** | 国省代码: | 重庆;85 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 平动 光栅 调制器 制造 方法 及其 阵列 | ||
技术领域
本发明涉及光调制器技术领域,具体涉及一种光栅光调制器及其制造方法和阵列。
背景技术
MOEMS(Micro-Opto-Electro-Mechanical Systems,微光机电系统)技术是MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微机电系统)技术和光学技术的进一步融合,具有天生的优势,它可以实现微型光学元件和控制电路的集成,具有可大批量制造,单位成本低,体积微小,响应速度快,性能可靠等优势。目前,基于MOEMS技术制造的光调制器以其优良的性能获得高速的发展和广泛的应用,典型的有美国德州仪器公司的数字微镜器件DMD和硅光机械公司的光栅光阀GLV,他们在投影显示、自适应光学、传感器、光通信、微型化光学平台等方面也得到了广泛应用。实现MOEMS技术实现对光谱、偏振和光空间属性的操作和控制而衍生出的更多更广的功能性开发,已成为该领域的重要应用研发趋势。由重庆大学提出的基于MOEMS的光栅光调制器,利用光栅衍射原理实现光学调制在投影技术应用上取得了丰硕研究成果,但现有的光栅光调制器,如重庆大学提出的申请号为200510020186.8和200510020185.3的中国发明专利中公开的平动式光栅光调制器,由于光栅面平坦度对其光学特征具有重要的影响,而现有的平动式光栅光调制器的悬臂梁为直梁结构,在光栅下拉时容易造成光栅发生畸变,影响光栅面的平坦度。
发明内容
有鉴于此,为了解决上述问题,本发明提出了一种平动式光栅光调制器,光栅面的平坦度高,可应用于微型光谱仪。
本发明的目的是这样实现的:平动式光栅光调制器,包括硅衬底以及设置于硅衬底上的绝缘层,光栅通过弹性悬臂梁悬空支撑于绝缘层上方,所述弹性悬臂梁由梁体和锚杆组成,梁体的一端通过锚杆固定设置于绝缘层上,梁体的另一端与光栅固定连接,在光栅下方的绝缘层上设置有下电极,所述弹性悬臂梁的梁体具有折叠结构。
进一步,所述弹性悬臂梁的梁体的折叠结构呈方波状折叠;
进一步,所述弹性悬臂梁为4根,分别与光栅的四角固定连接;
进一步,所述弹性悬臂梁与光栅为一体,由多晶硅刻蚀而成;
进一步,弹性悬臂梁梁体的厚度小于光栅的厚度的1/3;
进一步,所述下电极为2个,分别设置于光栅长度方向上的两端下方;
进一步,所述下电极由磷掺杂多晶硅刻蚀而成;
本发明还提供一种制造前述平动式光栅光调制器的方法,包括如下步骤:
1)在硅衬底上热氧化一层二氧化硅;
2)在步骤1)所得的二氧化硅层上低压化学气相淀积一层氮化硅作为绝缘层;
3)在步骤2)所得的绝缘层上淀积并光刻磷掺杂多晶硅,形成分布式布置的多个下电极;
4)采用等离子增强化学气相沉积法在绝缘层上淀积二氧化硅作为牺牲层,并刻蚀形成用于容纳锚杆的锚点;
5)淀积多晶硅并刻蚀弹性悬臂梁和光栅,并镂空刻蚀出光栅条之间的凹槽;
6)在光栅的顶层、镂空处表面以及绝缘层上溅射金或铝,形成反射面;
7)刻蚀掉牺牲层。
进一步,步骤1)中热氧化的二氧化硅、步骤2)中氮化硅淀积的厚度均为100-300nm;步骤4)中淀积的二氧化硅厚度为500-5000nm。
本发明还提供所述的平动式光栅光调制器组成的光栅光调制器阵列,所述平动式光栅光调制器组成的光栅光调制器阵列由至少2个平动式光栅光调制器并列而成,其中每一个平动式光栅光调制器均可在驱动电路控制下独立动作。
本发明的平动式光栅光调制器,弹性悬臂梁的梁体具有折叠结构,能增加梁体长度,减小等效梁的弹性系数,使得光栅相对增厚而刚性相对增强,从而降低可动光栅下拉弯度,保证光栅面平坦,使光栅光调制器的开关调制效果更好;在进一步的技术方案中,下电极分布式设置,2个下电极同时作用下拉光栅两端,能减少光栅中间与两端的位移差,进一步提高光栅面的平坦度。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书,权利要求书,以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述:
图1示出了平动式光栅光调制器的结构示意图;
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于重庆大学,未经重庆大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/200910190977.3/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。