[发明专利]声学传感器

说明书

公开了一种声学传感器(100、200、300、400、500)，所述传感器包括激光器(105、205、305、405、505)和膜片(140、240、340、440、540)，所述膜片被配置为在存在声波的情况下振动，并且将由所述激光器发射的辐射向后朝所述激光器反射，以产生对应于所述声波的自混合干涉效应。所述传感器还包括将所述膜片与所述激光器分开并在所述激光器的辐射发射表面的后方延伸的空腔(145、245)，所述空腔的大部分体积设置在所述激光器的辐射发射表面(110、210、410、510)的后方。还公开了一种包括该声学传感器的装置(600)以及制造该声学传感器的方法。

技术领域

本公开属于声学传感器领域，并且具体地涉及基于微机电系统(MEMS)的声学传感器。

背景技术

声学传感器可以被实现为一系列电子设备(诸如便携式计算设备、平板设备、智能电话等)中的麦克风。这种声学传感器可以适合于检测声波，例如周围环境中的动态压力变化。通常，声学传感器可以被配置为在特定声学频带上感测周围环境中的声波。

一些声学传感器可以被制造为微机电系统(MEMS)。例如，电容型MEMs声学传感器在本领域中是公知的。这种电容型传感器可能表现出相对有限的灵敏度，因此所得到的信噪比可能不适合于一些音频应用。

近年来，已经开发了使用光学设备进行读出的声学传感器。这种基于光学设备的声学传感器可以在增加的灵敏度、增加的频率范围以及减少的电子和声学噪声方面提供优于常规声学传感器的一些优点。然而，这种基于光学设备的声学传感器也可能固有地昂贵且制造复杂，并且对于其目标应用可能不够紧凑。

声学传感器通常成为电子设备内的高度集成的部件，其中声学传感器设置有越来越复杂的封装设计。此外，特别是当在移动设备中使用时，可对这样的传感器施加严格的尺寸约束。因此，制造声学传感器所需的部件需要相对较小，使得封装的声学传感器足够紧凑。

因此，期望提供一种高灵敏度、低成本、低复杂度和高可靠性的声学传感器，其适合于集成在诸如便携式计算设备、平板设备、智能电话等的电子设备内。

因此，本公开的至少一个方面的至少一个实施例的目的是消除或至少减轻现有技术的上述缺点中的至少一个。

发明内容

本公开属于声学传感器领域，并且具体地涉及用于在诸如便携式计算设备、平板设备、智能电话等的电子设备中使用的基于微机电系统(MEMS)的声学传感器。

根据本公开的第一方面，提供了一种声学传感器，其包括激光器和膜片，该膜片被配置为在存在声波的情况下振动，并且将由激光器发射的辐射向后朝激光器反射以产生对应于声波的自混合干涉(SMI)效应。

声学传感器还包括空腔，该空腔将膜片与激光器分开并且在激光器的辐射发射表面的后方延伸，空腔的大部分体积设置在激光器的辐射发射表面的后方。

有利地，将空腔的大部分体积设置在激光器的辐射发射表面的后方使得能够实现提供足够声电容的空腔，但是不需要将膜片定位在距激光器的辐射发射表面相当远的距离处以实现足够大的空腔。足够大的声电容是这种声学传感器提供足够的灵敏度的要求，并且因此满足信噪比要求。有利地，膜片后面的空气的较大声电容可导致由空腔内的空气的有限压缩性引起的声阻尼或声阻的减小。

有利地，因为规定空腔的大部分体积设置在激光器的辐射发射表面后方使得膜片的位置能够相对靠近激光器的辐射发射表面，所以可以实现由于自混合干涉效应引起的相对高的结电压变化。较高的结电压可以改善声学传感器的信号电平，并因此改善声学传感器的信噪比。例如，在一些实施例中，声学传感器可以被配置为针对1Pa声压级提供10mV峰值范围内的信号。