[发明专利]静电驱动微机电系统二维扫描微镜

说明书

技术领域

本发明涉及微光机电系统领域，具体涉及一种静电驱动微机电系统二维扫描微镜。

背景技术

在微光机电系统领域，静电驱动的二维扫描微机电系统微镜片，是现代光通信系统中的重要器件，可作为光开关、光衰减器和光学多路复用器等。然而，现有的静电驱动微机电系统二维扫描微镜及其阵列主要存在以下缺点：(1)残余应力产生的镜面弯曲会因温度变化而加剧，从而导致插入损耗的变大；(2)器件结构和加工工艺复杂，加工成本高；(3)组成阵列时引线不方便等。这些缺点大大限制了静电驱动微机电系统二维扫描微镜及其阵列的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有静电驱动微机电系统二维扫描微镜插入损耗大、工艺复杂和组成大规模微镜片阵列时引线困难等问题，提供一种静电驱动微机电系统二维扫描微镜及其制作工艺。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种静电驱动微机电系统二维扫描微镜，主要由位于最底层的低阻硅基底，位于中间层的固定梳齿和梳齿引线，位于最上层的可动梳齿、二维扫描微镜片组和支撑梁组，以及同时处于中间层和最高层的锚位所组成；

低阻硅基底的上表面覆有绝缘层；

固定梳齿固定在低阻硅基底的上表面，并由2个外部固定梳齿和2个内部固定梳齿构成；其中2个外部固定梳齿对称设置在低阻硅基底的Y轴向即前后两侧的边缘处，2个内部固定梳齿对称设置在低阻硅基底的X轴向即左右两侧的中部；

锚位直立在低阻硅基底的上表面，并由4根从中间层贯穿到最高层的锚杆构成；上述4根锚杆均分为2组，并分别固定在2个内部固定梳齿的相对外侧，且这4根锚杆在低阻硅基底的上表面呈两两对称设置，即位于内部固定梳齿左侧的2根锚杆相对称，位于内部固定梳齿右侧的2根锚杆相对称，且位于内部固定梳齿左侧的2根锚杆与位于内部固定梳齿右侧的2根锚杆相对称；

可动梳齿悬设在固定梳齿的上方，并由2个外部可动梳齿和2个内部可动梳齿构成；2个外部可动梳齿分别位于2个外部固定梳齿的正上方，且外部可动梳齿的投影与外部固定梳齿相啮合；2个内部可动梳齿分别位于2个内部固定梳齿的正上方，且内部可动梳齿的投影与内部固定梳齿相啮合；

二维扫描微镜片组由二维扫描平台以及平贴在二维扫描平台的上表面的微镜片构成；二维扫描平台的X轴向即左右侧壁各直接与1个内部可动梳齿相固连，二维扫描平台的Y轴向即前后侧壁各通过一镜面旋转轴与1个外部可动梳齿固连；

支撑梁组包括4根L形支撑梁，这4根L形支撑梁均分为2组，并分别悬设在2个内部可动梳齿的相对外侧，且这4根锚杆在低阻硅基底的上表面呈两两对称设置，即位于内部可动梳齿左侧的2根L形支撑梁相对称，位于内部可动梳齿右侧的2根L形支撑梁相对称，且位于内部可动梳齿左侧的2根L形支撑梁与位于内部可动梳齿右侧的2根L形支撑梁相对称；每根L形支撑梁的一端与1根锚杆相连，另一端与外部可动梳齿相连；

2根梳齿引线分别固定在2个内部固定梳齿的相对外侧，其中位于左侧的梳齿引线从位于内部可动梳齿左侧的2根L形支撑梁的间隙的正下方的中央通过，位于右侧的梳齿引线从位于内部可动梳齿右侧的2根L形支撑梁的间隙的正下方的中央通过。

上述方案中，每根锚杆内部均设有一个内置绝缘层，该内置绝缘层横置于锚杆内，并将锚杆分为上下两个独立并绝缘的部分，其中下部分锚杆的高度与固定梳齿的高度相当，上部分锚杆的高度与可动梳齿的高度相当。

上述方案中，微镜片的上和/或下表面镀有金属膜。

上述方案中，2个外部固定梳齿均为单向梳齿，2个外部固定梳齿的齿槽的开口均向内朝向即朝向低阻硅基底的中部，且2个外部固定梳齿的齿槽朝向正对；与之对应，2个外部可动梳齿均为单向梳齿，2个外部可动梳齿的齿槽的开口均向外朝向即朝向低阻硅基底的边缘，且2个外部可动梳齿的齿槽朝向背对。

上述方案中，每个内部固定梳齿均由2个在Y轴向并排的双向梳齿组成，即每个内部固定梳齿的齿槽的开口向外朝向即朝向2个外部固定梳齿；与之对应，每个内部可动均由位于中部的1个双向梳齿和位于两侧的2个单向梳齿组成，其中双向梳齿的开口向外朝向即朝向2个外部固定梳齿，单向梳齿的开口向内朝向即即朝向双向梳齿。

上述方案中，所述固定梳齿和可动梳齿由单晶硅或多晶硅制成。