[发明专利]法布里‑珀罗干涉仪及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于生产法布里-珀罗干涉仪(Fabry-Perot interferometer)的方法以及法布里-珀罗干涉仪。更具体地，本发明涉及利用诸如压电致动器、电致伸缩致动器或挠曲电致动器(flexoelectric actuator)的致动器可控的法布里-珀罗干涉仪。

背景技术

例如，法布里-珀罗干涉仪被用作光学滤波器并且用在光谱传感器中。法布里-珀罗干涉仪以平行分光镜为基础，从而法布里-珀罗腔被形成为反射镜(mirror)之间的间隙。可以通过调节反射镜之间的距离(即，间隙的宽度)控制法布里-珀罗干涉仪的通带波长(pass band wavelength)。常见的是使用微机械技术生产法布里-珀罗干涉仪，因为该技术的生产成本低。然而，存在一些与微机械技术有关的局限。对应于干涉仪的波长的+/-20-25％的调节范围，反射镜位置的调节范围通常很小。反射镜的最大调节频率也很低，约200-500Hz。通常还使用液晶技术制造法布里-珀罗干涉仪，但是该技术具有类似的缺点。因此，在许多应用中，优选地使用基于在反射镜之间使用诸如压电致动器、电致伸缩致动器或挠曲电致动器的可控致动器的法布里-珀罗干涉仪。

图1示出了现有技术的法布里-珀罗干涉仪10。干涉仪包括两个反射镜11和12，该两个反射镜具有透明材料的基板并且反射镜之间的表面具有薄金属13或介电涂覆(dielectric coating)16，以提供辐射的部分反射。利用胶将两个、三个或四个致动器14附接在反射镜11、12之间的相对侧17处。通过将电压施加到致动器14来调节干涉仪的通带波长。致动器的尺寸由所施加的电压控制，并且因此可以控制反射镜之间的距离，即，间隙/腔的宽度。

现有已知的使用可控致动器的法布里-珀罗干涉仪存在一些缺点。现有技术的法布里-珀罗干涉仪的电极是通过在反射镜基板上涂覆金属层制成的。如果干涉仪具有很小的间隙，电极会较容易地相互接触。为了避免电极相互接触，必需在反射镜之间使用足够宽的间隙。换言之，不可能提供具有很小间隙的干涉仪。

关于在反射镜之间实现均匀的间隙存在另一个问题。当反射镜被粘接至致动器时，在胶的硬化期间胶具有收缩的性能。胶的收缩趋向于导致反射镜弯曲，从而反射镜之间的间隙的尺寸变得不均匀。当间隙根据要求精度不均匀时，进一步导致法布里-珀罗干涉仪的功能波长带变得更宽和移动。弯曲还增加了反射镜相互接触的风险，并且为了避免反射镜的这种接触，需要在反射镜之间使用更大的平均间隙。

为了缓解由于胶的收缩所引起的问题，现有技术的反射镜使用弯曲度小的厚的材料。然而，使用厚反射镜基板导致法布里-珀罗干涉仪的重量和制造成本变高。厚反射镜基板还趋向于减弱辐射。例如，当法布里-珀罗干涉仪被用于测量具有低强度的辐射时，会导致信噪比减小。

发明内容

本发明的目标是避免或减少现有技术的缺点。因此，本发明的目的是提供法布里-珀罗干涉仪及其生产方法，其中，可以在适度重量的反射镜之间实现既小又均匀的间隙以及干涉仪适度的制造成本。

本发明的目的是实现可控法布里-珀罗干涉仪，其包括第一反射镜和第二反射镜，两个反射镜处于彼此基本平行的位置并且在第一反射镜与第二反射镜之间具有间隙；至少一个可控的致动器，位于第一反射镜与第二反射镜之间用于控制间隙的宽度；以及处于反射镜中的电极，用于间隙宽度的电容测量，其特征在于，法布里-珀罗干涉仪包括位于反射镜与致动器之间和/或两个反射镜之间的中间结构，其中，布置中间结构以减小反射镜的弯曲度和/或在法布里-珀罗干涉仪的第一反射镜与第二反射镜的光学功能区域之间产生较小的间隙。

在本发明的一个实施方式中，中间结构包括凹部，该凹部在位于邻近于间隙的表面上的至少一个反射镜中，并且反射镜电极的有源部分位于反射镜的凹部中。这样可以在反射镜的光学面积之间实现小间隙，因为电极不从反射镜的光学表面突出。这还可以防止电极相互接触。

在本发明的一个实施方式中，中间结构包括在反射镜表面上的凸起，用于确定反射镜之间的最小间隙的宽度。这样可以在间隙处于最小值时阻止反射镜的其他部分相互接触并且避免了由于该接触导致的反射镜弯曲。

在本发明的另一个实施方式中，中间结构包括杆，该杆在杆的第一表面上附接至的致动器的表面，并且在杆的第二表面上进一步附接至的反射镜的诸如通孔的腔的边缘。该中间结构减少了由于附接胶的收缩所引起的反射镜的弯曲。