[发明专利]一种MEMS光学干涉平台及组装方法

说明书

技术领域

本发明属于微机电系统领域，涉及一种MEMS光学干涉平台及组装方法。 

背景技术

干涉仪的工作原理是：从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来，之后汇合在分光镜上产生干涉条纹，并通过移动可动反射镜来观察干涉条纹的变化。激光干涉仪配合各种折射镜及反射镜可以用来测量线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等，并可作为精密工具机或测量仪器的校正工具。而干涉平台是激光干涉仪的核心部件，传统干涉平台由固定反射镜、可动反射镜及分光镜组成，上述固定反射镜、可动反射镜以及分光镜空间搭建形成干涉平台，由于其尺寸较大，组装与调试过程复杂，调整精度较低，成本高，进而影响了激光干涉仪的性价比。 

发明内容

本发明为解决传统的干涉平台存在的体积大、组装和调整过程复杂，精度低及成本高等问题，提出一种MEMS光学干涉平台及组装方法。 

为达此目的，本发明采用以下技术方案： 

一种MEMS光学干涉平台，所述MEMS干涉平台包括硅片基座、第二镜体、第一镜体、至少两组驱动臂以及阻挡件，其中，所述硅片基座上开设有对准槽，所述阻挡件设置在所述对准槽中；所述硅片基座的一侧通过第一组驱动臂连接第二镜体，相邻一侧通过第二组驱动臂连接第一镜体。 

进一步地，所述硅片基座具有上层和底层，所述对准槽为设置在所述硅片 基座的上层上的矩形凹槽，该对准槽的两条相邻边设置在所述硅片基座的上层中并成90°直角，另两条相邻边则设置为与所述硅片基座的底层的两个相邻侧边分别处于相同平面内；所述硅片基座的上层、所述对准槽与所述硅片基座的底层形成阶梯状结构。 

进一步地，所述第一镜体为动镜或固定镜，所述第二镜体为动镜。 

进一步地，所述对准槽通过半导体刻蚀的方式加工而成。 

进一步地，所述第二镜体由第一组驱动臂连接在硅片基座的底层上，所述第一镜体由第二组驱动臂连接在硅片基座的底层上；并且所述第二镜体与所述第一镜体所在的平面相互垂直。 

进一步地，所述第一镜体与第二镜体为电热驱动的MEMS微镜。 

进一步地，所述驱动臂为由至少两层薄膜材料组成，且每层薄膜材料的热膨胀系数不同。 

进一步地，所述驱动臂为上下双层结构，一层为金属层，另一层为氧化物层。 

进一步地，所述驱动臂的偏转角度通过其厚度、长度与宽度以及温度控制，其最大偏转角度大于90°。 

进一步地，所述阻挡件为分光镜或挡块与分光镜的组件。 

进一步地，所述MEMS微镜包括镜体、边框及连接在镜体和边框之间的镜体驱动臂，所述镜体驱动臂为电热方式驱动的驱动臂，所述镜体驱动臂具有与所述驱动臂同样的材料层结构。 

一种上述所述的MEMS光学干涉平台的组装方法，组装步骤为： 

步骤A，在硅片基座的上层上通过半导体刻蚀加工成90°直角形状的对准槽，使得硅片基座的上层与硅片基座的底层在所述对准槽处形成阶梯状结构； 

步骤B，将阻挡件放入所述对准槽中，并通过所述对准槽的所述90°直角边对其进行准确定位； 

步骤C，对驱动臂通电，利用第一组驱动臂的材料膨胀作用将第二镜体慢慢抬起，通过第二组驱动臂的材料膨胀作用将第一镜体慢慢抬起；第一组驱动臂与第二组驱动臂偏转直到所述第一镜体与所述第二镜体分别对齐顶住阻挡件的侧壁为止； 

步骤D，所述第一镜体与所述第二镜体对齐定位后，驱动臂保持不动，完成第二镜体、第一镜体及分光镜光学精确对准。 

通过以上步骤，可以精确的控制第一镜体与第二镜体的倾斜角度，并与阻挡件进行准确定位。 

本发明的有益效果为： 

（1）本发明将第一镜体、第二镜体与阻挡件放置在同一个硅片基座上，形成一个干涉平台模块，降低干涉仪的组装难度； 

（2）第一镜体与第二镜体均采用体积较小的MEMS微镜，构成的干涉平台体积也会比较小，且成本低； 

（3）利用半导体加工工艺，可以更加准确对齐，减小组装误差； 

（4）通过控制驱动臂的工艺参数控制MEMS动镜的移动，可以更加精确地观察干涉情况。 

附图说明

图1是本发明一种MEMS干涉平台整体结构示意图一； 

图2是本发明一种MEMS干涉平台整体结构示意图二； 

图3是图1与图2中的自倾斜MEMS微镜示意图； 

图4是图1与图2中的自倾斜MEMS微镜结构剖面图；