微型Fabry-Perot可调谐滤波器的制作方法

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微型fabry-perot可调谐滤波器的制作方法
技术领域
1.本发明涉及技术领域可调谐滤波器，特别涉及一种基于反向驱动原理的微型fabry-perot可调谐滤波器的制作方法。

背景技术：

2.近年来，智能手机的快速发展及高度普及，大大推动了基于智能手机的各类便携式应用设备及仪器的开发研究。微型光谱仪与广泛使用的手机摄像系统具有良好的兼容性，可设计成紧凑式光谱仪模块使手机具备光谱探测能力，把强大的光谱分析技术从实验室搬到手掌上。光谱分析技术存在诸多与人们生活健康息息相关的应用，比如食品安全监测、药品成分分析、环境污染物测定、皮肤健康测试等等,市场的需求更是促进了各类新型的智能手机分析传感器商品的不断涌现。因此，开发基于智能手机的具有智能便携、体积小、集成化高、响应速度快等诸多优点的微型光谱分析仪已成为现阶段光谱仪市场发展的新方向和经济新的增长点。传统光谱仪因其固有分光方式需要占据较大空间，所以如何解决光谱仪微型化已成为国内外科学家亟待解决的关键问题。
3.基于mems加工工艺制作的微型fabry-perot可调谐滤波器已经在超光谱成像、密集波分复用的光通信系统中有着广泛的应用前景。它与其他可调谐滤波器相比，具有体积微小,易与激光器、探测器或调制器集成，可调谐光谱范围大，光谱分辨率高，采用批量制造可以大幅的降低成本等优点，可以使得整个系统变得更为简单，结构更紧凑，能耗更低，精确度更高，更容易实现微型化光谱仪器设计搭建以及产品化开发。
4.但是，现阶段的微型fabry-perot可调谐滤波器仍存在需要克服的问：
5.首先，在光学间隙很小时，反射表面的弯曲会影响光学间隙的可调谐性。
6.其次，空气阻尼会直接导致微型fabry-perot可调谐滤波器调谐速度较低，难以满足高光谱、多光谱领域快速滤波的需求。
7.最后，传统的微型fabry-perot可调谐滤波器还存在结构上的固有缺点，用于驱动的电极通常与可动反射镜的光学表面近似共面，因此静电间隙和光学间隙大小相似，随着驱动电压的增加而减小。这种结构的问题是，在驱动电源增大至某一临界值时，静电驱动器容易出现吸合不稳定性(距离突变，无法控制)，所以静电间隙不能过小。因此这种结构的微型fabry-perot可调谐滤波器光学调谐范围只是约为初始光学间隙的三分之一；虽然通过改进悬臂与电容器结构可以达到初始间隙的1/2，但是相对应的也会提高驱动电压与结构的复杂性。所以，光学间隙和静电间隙之间的驱动相关耦合从原理上限制了现有微型fabry-perot可调谐滤波器的调谐范围。

技术实现要素：

8.本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种微型fabry-perot可调谐滤波器的制作方法，以光谱调谐范围提升技术、真空封装技术、连续光谱调谐技术及宽光谱半高峰输出抑制技术为依托，基于反向驱动原理制备微型fabry-perot可调谐滤波器，以扩大
光谱调谐范围。
9.为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：
10.本发明提供的微型fabry-perot可调谐滤波器的制作方法，包括如下步骤：
11.s1、基于光学、力学结构、驱动电路、空气阻尼四个要素建立计算模型，分析微型fabry-perot可调谐滤波器在不同光学间隙下的光谱透过率及在不同气压、不同电压下的时间响应特性，确定计算模型的参数；
12.s2、基于计算模型采用多晶片共晶键合的真空封装方法制作微型fabry-perot可调谐滤波器。
13.优选地，在步骤s2之后还包括如下步骤：
14.s3、结合理论模型对微型fabry-perot可调谐滤波器的光谱特性、开关时间响应与谐振频率进行测试与评估，并测试微型fabry-perot可调谐滤波器的真空封装的稳定性与使用寿命。
15.本发明能够取得如下技术效果：
16.1、通过相反的驱动方向实现静电间隙与光学间隙的分离，使静电间隙明显大于光学间隙，从而有效避免了吸合不稳定性，扩大微型fabry-perot可调谐滤波器的调谐范围。
17.2、通过优化驱动方式，提高微型fabry-perot可调谐滤波器的驱动精度，实现光学间隙的高精度调谐，实现较窄光谱峰半高全宽输出，提高仪器光谱分辨率。
18.3、通过真空封装有效降低空气阻尼对反射镜运动的影响，压缩微型fabry-perot可调谐滤波器对波段的调谐时间，扩展该核心微型fabry-perot可调谐滤波器在高光谱、多光谱等领域的应用前景。
附图说明
19.图1是根据本发明实施例提供的微型fabry-perot可调谐滤波器的制作方法的流程示意图。
具体实施方式
20.在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
21.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
22.图1示出了根据本发明实施例提供的微型fabry-perot可调谐滤波器的制作方法的流程。
23.如图1所示，本发明实施例提供的微型fabry-perot可调谐滤波器的制作方法，包括如下步骤：
24.s1、基于光学、力学结构、驱动电路、空气阻尼四个要素建立计算模型，分析微型fabry-perot可调谐滤波器在不同光学间隙下的光谱透过率及在不同气压、不同电压下的时间响应特性，确定计算模型的参数。
25.从光学、力学结构、驱动电路、空气阻尼四个方面建立计算模型，理论分析微型fabry-perot可调谐滤波器在不同光学间隙下的光谱透过率与微型fabry-perot可调谐滤波器的在不同气压、不同电压下的时间响应特性，从而实现对微型fabry-perot可调谐滤波器的合理设计与参数预测。
26.s2、基于计算模型采用多晶片共晶键合的真空封装方法制作微型fabry-perot可调谐滤波器。
27.对单一结构制作-多晶片共晶结合-真空封装的工艺技术路线展开研究，制作微型fabry-perot可调谐滤波器样品；结合理论模型，对微型fabry-perot可调谐滤波器的光谱特性、开关时间响应与谐振频率进行测试与评估，并测试微型fabry-perot可调谐滤波器真空封装的稳定性与使用寿命。
28.基于反向驱动原理的光谱调谐范围提升：通过相反的驱动方向实现静电间隙与光学间隙的分离，使静电间隙明显大于光学间隙，从而有效避免了吸合不稳定性，扩大微型fabry-perot可调谐滤波器的调谐范围。
29.优选地，在步骤s2之后还包括如下步骤：
30.s3、结合理论模型对微型fabry-perot可调谐滤波器的光谱特性、开关时间响应与谐振频率进行测试与评估，并测试微型fabry-perot可调谐滤波器的真空封装的稳定性与使用寿命。
31.基于多晶片共晶键合的真空封装：通过真空封装有效降低空气阻尼对反射镜运动的影响，压缩微型fabry-perot可调谐滤波器对波段的调谐时间，提高微型fabry-perot可调谐滤波器的调谐速度，推广微型fabry-perot可调谐滤波器在高光谱、多光谱等领域的应用范围。
32.s4、对微型fabry-perot可调谐滤波器进行驱动优化。
33.对微型fabry-perot可调谐滤波器的驱动模式展开研究。通过优化驱动方式，提高微型fabry-perot可调谐滤波器的驱动精度，实现光学间隙的高精度调谐，实现较窄光谱峰半高全宽输出，提高微型fabry-perot可调谐滤波器的光谱分辨率。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
35.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
36.以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.一种微型fabry-perot可调谐滤波器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、基于光学、力学结构、驱动电路、空气阻尼四个要素建立计算模型，分析微型fabry-perot可调谐滤波器在不同光学间隙下的光谱透过率及在不同气压、不同电压下的时间响应特性，确定所述计算模型的参数；s2、基于所述计算模型采用多晶片共晶键合的真空封装方法制作微型fabry-perot可调谐滤波器。2.如权利要求1所述的微型fabry-perot可调谐滤波器的制作方法，其特征在于，在步骤s2之后还包括如下步骤：s3、结合理论模型对所述微型fabry-perot可调谐滤波器的光谱特性、开关时间响应与谐振频率进行测试与评估，并测试所述微型fabry-perot可调谐滤波器的真空封装的稳定性与使用寿命。

技术总结

本发明提供一种基于反向驱动原理的可调谐F-P干涉腔滤光器的制作方法，包括如下步骤：S1、基于光学、力学结构、驱动电路、空气阻尼四个要素建立计算模型，分析微型Fabry-Perot可调谐滤波器在不同光学间隙下的光谱透过率及在不同气压、不同电压下的时间响应特性，确定计算模型的参数；S2、基于计算模型采用多晶片共晶键合的真空封装方法制作微型Fabry-Perot可调谐滤波器。利用本发明提供的制作方法可以通过相反的驱动方向实现静电间隙与光学间隙的分离，使静电间隙明显大于光学间隙，从而有效避免了吸合不稳定性，扩大微型Fabry-Perot可调谐滤波器的调谐范围。可调谐滤波器的调谐范围。可调谐滤波器的调谐范围。