[发明专利]一种离轴式MEMS微镜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种离轴式MEMS微镜及其制备方法，涉及微机电技术领域，包括第一微镜、第二微镜、第一固定梳齿、第二固定梳齿、驱动电极，第一微镜和第二微镜以转轴为轴同步转动，第一微镜用于入射激光的扫描反射，第二微镜用于同步接收反射激光，驱动电极提供驱动电压；两个微镜的动梳齿之间以及分别与两个固定梳齿形成第一垂直梳齿对、第二垂直梳齿对和第三垂直梳齿对，第一垂直梳齿对、第二垂直梳齿对分别为第一微镜和第二微镜提供顺时针方向偏转的驱动力，第三垂直梳齿对为第一微镜和第二微镜提供逆时针方向偏转的驱动力，通过制造垂直梳齿对结构间的电势差使两个微镜在某个周期段相互吸引、不再独立控制，实现完全同频、同相位的偏转状态。

技术领域

本发明涉及微机电技术领域，尤其是一种离轴式MEMS微镜及其制备方法。

背景技术

激光雷达主要包括离轴式和同轴式两种方案，相比于同轴式方案，离轴式方案的优点在于发射系统和接收系统分离，系统内的杂散光较少，且探测能力强，然而传统的离轴式双MEMS微镜通常采用两个完全分离的微镜，再通过两路驱动信号分别驱动，但实际工艺导致两微镜的驱动频率、角度、相位差必然存在差异，两路驱动信号做到完全同步无延迟也有难度，因此对于实现激光雷达系统的同步收发还存在一定的难度。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种离轴式MEMS微镜及其制备方法，通过设置第一电极对和第二电极对分别为离轴式MEMS微镜提供一路固定电压和一路交流电压，且仅通过该交流电压同时控制第一微镜、第二微镜同步转动，解决了传统技术两分离MEMS微镜的频率、角度、相位存在差异，且两路驱动信号难同步的问题。

本发明的技术方案如下：

一种离轴式MEMS微镜，包括包括第一微镜、第二微镜、第一固定梳齿、第二固定梳齿、驱动电极和边框，第一微镜和第二微镜分别通过两个对称的转轴连接边框的第一内侧，每组转轴位于各自微镜的中轴线，第一微镜和第二微镜以转轴为轴同步转动，第一微镜用于入射激光的扫描反射，第二微镜用于同步接收经过待测物的反射激光；第一固定梳齿和第二固定梳齿分别位于边框的第二内侧，驱动电极位于边框上，为离轴式MEMS微镜提供驱动电压，第一微镜的第一动梳齿Ⅰ与第一固定梳齿形成第一垂直梳齿对，第二固定梳齿与第二微镜的第二动梳齿Ⅱ形成第二垂直梳齿对，第一垂直梳齿对和第二垂直梳齿对分别为第一微镜和第二微镜提供顺时针方向偏转的驱动力，第一微镜的第二动梳齿Ⅰ与第二微镜的第一动梳齿Ⅱ形成第三垂直梳齿对，为第一微镜和第二微镜提供逆时针方向偏转的驱动力，实现离轴式MEMS微镜对激光的同步收发。

其进一步的技术方案为，驱动电极包括第一电极对和第二电极对，均位于边框的同一第一内侧上，第一电极对包括第一电极Ⅰ和第一电极Ⅱ，第一电极Ⅰ作为正电极连接第一固定梳齿，第一电极Ⅱ作为负电极连接第二微镜，用于提供固定电压；第二电极对包括第二电极Ⅰ和第二电极Ⅱ，第二电极Ⅰ和第二电极Ⅱ之间连接交流方波驱动电压，用于提供交流电压，方波驱动频率为第一微镜和第二微镜的扫描频率，第二电极Ⅰ连接第一微镜，第二电极Ⅱ连接第二固定梳齿，第二电极Ⅰ和第二电极Ⅱ的电势随方波周期交替变化。

其进一步的技术方案为，在一个方波周期内，当处于前一半方波周期时，第二电极Ⅰ为正电势、第二电极Ⅱ为零电势，则第一垂直梳齿对均为相同高电势，电势差为零，第二垂直梳齿对均为零电势，第三垂直梳齿对存在电势差，梳齿相互吸引，第一微镜和第二微镜逆时针方向偏转；当处于后一半方波周期时，第二电极Ⅰ为零电势、第二电极Ⅱ为正电势，则第三垂直梳齿对均为零电势，第一垂直梳齿对、第二垂直梳齿对均存在电势差，梳齿相互吸引，第一微镜和第二微镜同步顺时针方向偏转。

其进一步的技术方案为，边框的第一内侧上还设有六个对称分布的隔离槽，且两两共轴设置作为一组隔离槽，第一组隔离槽位于第一电极Ⅰ和第二电极Ⅰ之间，第二组隔离槽位于第二电极Ⅰ和第一电极Ⅱ之间(具体的，位于第三垂直梳齿对的中轴线上)，第三组隔离槽位于第一电极Ⅱ和第二电极Ⅱ之间，隔离槽用于隔离相邻电极间的电势。

一种离轴式MEMS微镜的制备方法，该制备方法包括：