CN103293660B - 一种微型f-p腔可调谐滤波器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微型F-P腔可调谐滤波器及其制备方法,包括衬底,在衬底片的一面附着增透膜,另一面附着第一布拉格反射镜,在第一布拉格反射镜上附着第一电极和第二电极;在第一电极上附着四个金属桥墩,在四个金属桥墩上附着有桥面;桥面由四个悬臂梁和可动隔膜构成,每一个悬臂梁为L型,一个悬臂梁的一端与一个金属桥墩垂直固定连接,另一端与可动隔膜连接;可动隔膜为正方形且中心嵌有第二布拉格反射镜;第一布拉格反射镜与第二布拉格反射镜构成F-P腔的谐振腔;通电后,四个悬臂梁发生弹性形变并带动可动隔膜和第二布拉格反射镜在垂直于第一布拉格反射镜的方向移动,改变谐振腔的腔长,实现滤波器的可调谐功能,该滤波器能有大的调谐范围,响应速度快。
Description
技术领域
本发明属于微机电系统技术领域,更具体地,涉及一种微型F-P腔可调谐滤波器及其制备方法。
背景技术
超光谱成像仪研究是成像光谱技术领域中的一个新的课题,它能够在波长相邻、连续采样的窄带光谱波段上获得数十至数百个通道光谱图像,利用这种高光谱分辨率的超多光谱图像数据,可以根据地球表面众多物体的光谱特征识别它们,在经济建设和军事上均有极高应用价值。
传统的成像光谱仪的分光方法是利用棱镜、光栅或傅立叶变换光谱仪等色散型元件,不同的光谱成像于不同的探测器上,这种成像光谱仪结构复杂程度较高、重量和体积也较大,很难满足当今遥感成像技术高空间分辨率、高光谱分辨率、多成像波段、立体、实时和动态观测能力的需求。随着探测器由点扫描、线阵列扫描发展到焦平面阵列,光谱成像发展到超光谱成像,对光谱分辨率的要求越来越高,因此分光元件必须适应其发展。
发展滤波式的分光元件,高光谱分辨率,高能量利用率等优点。其中Fabry-Perot结构干涉仪,结构简单,多光束干涉,灵敏度高,调制速度快等优点。针对现有滤波器的不足,提出基于MEMS技术的微型F-P腔可调谐滤波器结构,可以代替麦克尔逊干涉仪,使得系统更为简单,结构更紧凑,能耗更低,精确度更高,在超光谱成像中有重要的应用。
并且在光纤光栅传感系统及光纤通信系统中,微型F-P腔可调谐滤波器也有重要应用。在光纤光栅传感中,微F-P腔可调谐滤波器作为解调器,在光纤通信系统中,用作DWDM的解复用,信号解调等,光纤放大器中的信号滤波器,在光纤激光器,频谱分析中,有重要作用。
微F-P腔可调谐滤波器阵列按照调谐方式可以分为三种:折射率可调,角度可调和腔长可调等。折射率可调式微滤波器阵列一般为实心F-P腔,利用的是电光或热光效应使得介质折射率变化,导致谐振波长改变,实现滤波选频;角度可调式微滤波器阵列大多采用热双压电晶片元件作为微激励器,使滤波器平面产生从0°到90°的弯曲,改变入射光束的入射角,调谐透射光束波长,实现滤波功能。这两种可调方式的F-P腔滤波器有调谐范围不够大,可调谐范围限制10nm以内,响应慢等缺点。
腔长可调式F-P腔滤波器有调谐范围更大,精度更高等优点,更有利于实现超光谱成像和DWDM(Dense Wavelenth Division Multiplexing)系统中的光谱滤波功能,而基于MEMS技术的F-P腔可调谐滤波器,具有体积微小、易与激光器、探测器或调制器集成的优点,且在5V的偏压下达到70nm。
腔长可调式微滤波器有下凹型和分离键合型,下凹型结构制作难点在于下凹腔的刻蚀制作,平整性及电极制作等;分离键合型结构制作难点在于对设备要求很高,需要用到ICP(Inductively Coupled Plasma感应耦合等离子体)深刻蚀系统,热压键合及硅面抛光减薄设备的支持。这些制作设备要求高,不利于没有ICP设备的单位制作F-P器件,并且这种方法是上下两片集成,没有一体化工艺。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种空气腔的F-P可调谐阵列式滤波器,该滤波器能有大的调谐范围,响应速度快,易于探测器集成,阵列中每个小滤波器都能单独控制,使得入射光线有选择性的出射。
本发明提供了一种微型F-P腔可调谐滤波器,包括衬底,在衬底片的一面附着增透膜,在衬底的另一面附着第一布拉格反射镜,在第一布拉格反射镜上附着第一电极和第二电极;在第一电极上附着四个金属桥墩,在所述四个金属桥墩上附着有桥面;所述桥面由四个悬臂梁和可动隔膜构成,每一个悬臂梁为L型,一个悬臂梁的一端与一个金属桥墩垂直固定连接,另一端与可动隔膜连接;可动隔膜为正方形,且中心嵌有第二布拉格反射镜;第一布拉格反射镜与第二布拉格反射镜构成F-P腔的谐振腔;当第一电极与第二电极通电后,四个悬臂梁发生弹性形变并带动可动隔膜和第二布拉格反射镜在垂直于第一布拉格反射镜的方向移动,改变谐振腔的腔长,实现滤波器的可调谐功能。
更进一步地,所述悬臂梁的材料为金属弹性形变材料。
更进一步地,所述金属桥墩用于实现第一电极与金属桥面之间的电连接,还用于支撑桥面。
更进一步地,所述第一电极包括左电极和右电极,所述左电极与所述右电极形状相同且成对角对称设置。
更进一步地,所述左电极的形状为由一个第一长方形,两个第一正方形,两个第二长方形构成的不规则多边形;所述第一长方形的长度大于所述悬臂梁的长度且与所述第二电极的长度相匹配,两个第二长方形的面积等于分别与之连接的金属桥墩的面积,第一正方形的边长等于第二长方形的长度,第一正方形的边长大于第二长方形的宽度。
更进一步地,所述第二电极的形状为由一个正方形和两个长方形构成的十字形结构,所述正方形的中间预留有与所述第二布拉格反射镜大小相等的孔。
更进一步地,所述十字形中正方形的面积大小与所述桥面的大小相匹配,长方形的长边与正方形中与第一电极不相对的一边L1连接;长方形的长边与正方形中与第一电极不相对的另一边L3连接;长方形的长度小于正方形的边长,正方形的两条边L2、L4与第一电极相对;正方形中与第一电极相对的边L2或L4与第一电极之间形成了第一线宽,长方形的宽与第一电极之间形成了第二线宽,所述第一线宽与所述第二线宽相当。
本发明实施例提供的微型F-P腔可调谐滤波器由于采用了悬臂梁结构,悬臂梁变形大,可动隔膜不发生形变,使得该滤波器的调谐范围大;由于该可调谐滤波器中F-P腔为空气腔,通过腔长的改变实现可调谐滤波;而现有技术中介质实体腔是通过改变腔中介质的折射率来实现可调谐滤波;因此本发明实施例提供的可调谐滤波器比现有技术介质实体腔的可调谐滤波器响应速度快。
本发明还提供了该滤波器的制作方法,现在该项技术应用于超光谱成像,DWDM(Dense Wavelenth Division Multiplexing)密集型波分复用光纤通信和图形识别等方面。
本发明实施例提供的制备上述微型F-P腔可调谐滤波器的方法,包括下述步骤:
S1:在洁净的衬底的一面制备增透膜,另一面制备第一布拉格反射镜;
S2:在第一布拉格反射镜上制备第一电极和第二电极;
S3:在第一电极上制备四个金属桥墩;
S4:在形成有所述金属桥墩和第二电极的衬底表面涂覆牺牲层,对所述牺牲层进行光刻处理,将金属桥墩顶部的牺牲层去除并露出金属桥墩的顶部;
S5:对牺牲层进行固化处理;
S6:在固化后的牺牲层上制备桥面;
S7:去除桥面和衬底之间的牺牲层,形成微型F-P腔滤波器。
更进一步地,所述步骤S2具体包括:
S21:在第一布拉格反射镜表面旋涂光刻胶,形成光刻胶薄膜,对光刻胶薄膜进行光刻处理,形成光刻胶的电极图形;
S22:对光刻胶的电极图形进行金属填充;
S23:采用剥离工艺,对金属填充后的光刻胶的电极图形进行剥离,形成第一电极和第二电极。
更进一步地,所述步骤S6具体包括:
S61:在固化后的牺牲层上涂覆一层光刻胶形成光刻胶薄膜,并对光刻胶薄膜进行光刻处理形成桥面结构图形;
S62:用金属填充桥面结构图形;
S63:采用剥离工艺对桥面图形填充有金属的光刻胶薄膜进行剥离并形成金属桥面;
S64:在金属桥面的中心嵌入第二布拉格反射镜。
采用上述方法制备的微型F-P腔可调谐滤波器调谐范围广、精细度高、调谐速度快,损耗低、且调谐范围大,驱动简单。一般通过静电或者微电磁驱动上层反射镜向下运动来改变F-P腔长,从而调谐谐振波长,达到滤波选频目的,并且腔长可调相对而言更有利于实现超光谱成像和DWDM系统中的光谱滤波功能,调谐范围更大,精度更高等。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种微型F-P腔可调谐滤波器的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的一种微型F-P腔可调谐滤波器的结构的俯视图;
图3是本发明实施例提供的一种微型F-P腔可调谐滤波器中第一电极和第二电极的图形示意图;
图4是本发明实施例提供的制备阵列式微型F-P腔可调谐滤波器俯视图;
图5是本发明实施例提供的微型F-P腔可调谐滤波器的制备方法的实现流程图;
图6是本发明实施例提供的微型F-P腔可调谐滤波器的制备方法中步骤S2的子流程图;
图7是本发明实施例提供的微型F-P腔可调谐滤波器的制备方法中步骤S6的子流程图;
图8本发明实施例提供的微型F-P腔可调谐滤波器的制备方法制作工艺流程图;(A)为一面镀有增透膜的衬底结构;(B)另一面镀有第一布拉格反射镜3的衬底结构;(C)在第一布拉格反射镜上镀有第一电极和第二电极的结构;(D)制备有金属桥墩的结构;(E)涂覆有聚酰亚胺的结构;(F)在聚酰亚胺上制备金属桥面的结构;(G)制备第二布拉格反射镜的结构;(H)F-P腔滤波器的结构;
图9是采用本发明实施例提供的微型F-P腔可调谐滤波器实现的光谱范围与光透过率的关系示意图。
具体实施方式
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仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明针对当前器件设计与制作技术的不足,提供一种微型F-P腔可调谐滤波器,该F-P腔滤波器有精细度高、调谐范围大,响应速度快,易于集成的优点。
图1示出了本发明实施例提供的微型F-P腔可调谐滤波器的结构,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分,详述如下:
微型F-P腔可调谐滤波器包括衬底1,在衬底1的一面附着增透膜2,在衬底1的另一面附着第一布拉格反射镜3,在第一布拉格反射镜3上附着第一电极4和第二电极5;在第一电极4上附着四个金属桥墩,在所述四个金属桥墩上附着有桥面;如图2所示,桥面由四个悬臂梁7和可动隔膜8构成,每一个悬臂梁7为L型,一个悬臂梁7的一端与一个金属桥墩6垂直固定连接,另一端与可动隔膜8连接;可动隔膜8为正方形,且中心嵌有第二布拉格反射镜9;第一布拉格反射镜3与第二布拉格反射镜9构成F-P腔的谐振腔;当第一电极4与第二电极5通电后,四个悬臂梁7发生弹性形变并带动可动隔膜8和第二布拉格反射镜9在垂直于第一布拉格反射镜3的方向移动,改变谐振腔的腔长,实现滤波器的可调谐功能。
其中,悬臂梁7可以采用金属弹性形变材料。金属桥墩6用于实现第一电极4与金属桥面之间的电连接,还用于支撑桥面。
本发明实施例提供的微型F-P腔可调谐滤波器由于采用了悬臂梁结构,悬臂梁变形大,可动隔膜不发生形变,使得该滤波器的调谐范围大;由于该可调谐滤波器中F-P腔为空气腔,通过腔长的改变实现可调谐滤波;而现有技术中介质实体腔是通过改变腔中介质的折射率来实现可调谐滤波;因此本发明实施例提供的可调谐滤波器比现有技术介质实体腔的可调谐滤波器响应速度快。
在本发明实施例中,第一电极4和第二电极5的结构设计需满足以下要求:电极的线宽尽量宽一些,满足平行平板电容理论,平行平板的电容大易于静电驱动;同时也便于电极引出和降低工艺制备难度;尽可能的提高填充因子减少漏光区。
根据上述设计原则,本发明实施例提供第一电极4和第二电极5的图形结构,如图3所示,(a)为第二电极5一种形状的结构,(b)为第一电极4中左电极的形状的结构,(c)为第一电极4和第二电极5的结构。
在本发明实施例中,第二电极5的形状可以为长方形且中间预留有与第二布拉格反射镜9大小相等的孔(孔可以为圆形、方形或其它);也可以为由一个正方形50和两个长方形51、52构成的十字形结构,其中正方形50的中间预留有与第二布拉格反射镜9大小相等的孔53。
当第二电极5的形状为长方形时,长方形中间正方形的面积大小与金属桥面的大小相匹配;长方形中两边的小长方形用于增大电极面积,减少漏光区,提升了器件的填充因子。但由于第二电极5与第一电极4之间形成的线宽太窄导致正、负极容易粘连,工艺难度高。因此,一般采用十字形结构。
当第二电极5的形状为十字形结构时,如图3(a)所示,十字形中正方形50的面积大小与金属桥面的大小相匹配,长方形51的长边与正方形50中与第一电极4不相对的一边L1连接;长方形52的长边与正方形50中与第一电极4不相对的另一边L3连接;长方形51的长度小于正方形50的边长,长方形52的长度小于正方形50的边长,正方形50的两条边L2、L4与第一电极4相对;正方形50中与第一电极4相对的边L2或L4与第一电极4之间形成了第一线宽,长方形51或52的宽与第一电极4之间形成了第二线宽,第一线宽与第二线宽相当,工艺难度低,正、负极不容易粘连,便于引出电极。
如图3(b)所示,第一电极4中左电极的形状为由一个长方形40,两个正方形41、43,两个长方形42、44构成的不规则多边形;其中长方形40的长度大于悬臂梁的长度且与第二电极5的长度相匹配,两个长方形42、44的面积等于分别与之连接的金属桥墩的面积,正方形41的边长等于长方形42的长度,正方形43的边长大于长方形44的宽度,采用增大电极的面积来减小背景区,不用增加工艺步骤,减少了背景区面积,减少漏光区,提升了器件的填充因子,提高了滤波器的光学性能。
如图3(c)所示,第一电极4中右电极与左电极的成对角对称,即右电极旋转180度得到左电极;第一电极4通过引线与滤波器的正极相连,第二电极5通过引线与滤波器的负极相连。第一电极4通过金属桥墩6与金属桥面相连,金属桥墩6实现第一电极4与金属桥面之间的电连接以及机械支撑作用。第一电极4、第二电极5大小适中,易于电极的引出。
在本发明实施例提供的微型F-P腔可调谐滤波器中,通过作用在第一电极和第二电极之间的外电压产生的静电场力使上反射镜向下移动,改变F-P腔的长度并实现滤波的功能。在反射镜中心波长附近的区域,峰值波长与空气腔的厚度呈线性关系,系数由两端反射镜的膜系结构以及干涉级次决定,腔长可调相对而言更有利于实现超光谱成像和DWDM系统中的光谱滤波功能,调谐范围更大,精度更高等。
图4为本发明实施例提供的制备阵列式微型F-P腔可调谐滤波器俯视图;从图4中可以得出,漏光区少,从而使得可调谐滤波器的填充因子高,可调谐滤波器光学性能好。
本发明实施例提供的微型F-P腔可调谐滤波器的滤波器单元核心部分是悬臂梁微桥和可动隔膜(微桥桥面),上反射镜通过悬臂梁微桥和可动隔膜共同支撑悬浮在下反射镜上方,滤波器基底的固定隔膜和可动隔膜为DBR,当固定隔膜和可动隔膜之间施加不同电压时,两者之间所产生的静电力作用在悬臂梁微桥上,将使上反射镜向下运动,改变微F-P腔的腔长。采用微桥结构,F-P腔的平行度好,可调谐范围大,滤波效果佳。空气腔的F-P腔结构有调谐精度高等优点。
图5示出了本发明实施例提供的微型F-P腔可调谐滤波器的制备方法的实现流程,具体包括:
S1:在洁净的衬底1的一面制备增透膜2,另一面制备第一布拉格反射镜3;
S2:在第一布拉格反射镜3上制备第一电极4和第二电极5;
S3:在第一电极4上制备四个金属桥墩;
S4:在形成有所述金属桥墩和第二电极5的衬底表面涂覆牺牲层,对所述牺牲层进行光刻处理,将金属桥墩顶部的牺牲层去除并露出金属桥墩的顶部;
S5:对牺牲层进行固化处理;
S6:在固化后的牺牲层上制备桥面;
S7:释放牺牲层,去除桥面和衬底之间的牺牲层,形成微型F-P腔滤波器。
其中,步骤S2的流程如图6所示,具体包括:
S21:在第一布拉格反射镜3表面旋涂光刻胶,形成光刻胶薄膜,对光刻胶薄膜进行光刻处理,形成光刻胶的电极图形;
S22:对光刻胶的电极图形进行金属填充;
S23:采用剥离(lift off)工艺,对金属填充后的光刻胶的电极图形进行剥离,形成第一电极4和第二电极5。
其中,步骤S6的流程如图7所示,具体包括:
S61:在固化后的牺牲层上涂覆一层光刻胶形成光刻胶薄膜,并对光刻胶薄膜进行光刻处理形成桥面结构图形;
S62:用金属填充桥面结构图形;
S63:采用剥离工艺对桥面图形填充有金属的光刻胶薄膜进行剥离并形成金属桥面;
S64:在金属桥面的中心嵌入第二布拉格反射镜。
本发明提供的微型F-P腔可调谐滤波器调谐范围广、精细度高、调谐速度快,损耗低、且调谐范围大,驱动简单。一般通过静电或者微电磁驱动上层反射镜向下运动来改变F-P腔长,从而调谐谐振波长,达到滤波选频目的,并且腔长可调相对而言更有利于实现超光谱成像和DWDM系统中的光谱滤波功能,调谐范围更大,精度更高等。
为了更进一步的说明本发明实施例提供的微型F-P腔可调谐滤波器及其制备方法,现结合图1和图8详述如下:
微型F-P腔可调谐滤波器利用悬臂梁微桥和可动隔膜(微桥桥面)结构,上反射镜通过悬臂梁微桥和可动隔膜共同支撑悬浮在下反射镜上方,滤波器基底的固定隔膜和可动隔膜均为DBR,当固定隔膜和可动隔膜之间施加不同电压时,两者之间所产生的静电力作用在悬臂梁微桥上,将使上反射镜向下运动,改变微F-P腔的腔长,实现滤波效果。该器件结构如图1所示,7为悬臂梁,悬臂梁的一端架在金属桥墩6上,另一端连接可动隔膜8,上反射镜9通过悬臂梁微桥和可动隔膜共同支撑,支撑桥面8悬浮在衬底上,5为第二电极,3和9分别为第一布拉格反射镜和第二布拉格反射镜,10为空气腔,1为硅衬底。当电压加到电极正负两端时,产生的静电电压,改变F-P腔的腔长。
在硅和石英衬底上制作了64×64面阵微桥结构。微桥结构的参数如表一所示:
表一
如图8所示,本实施例通过以下步骤进行制备:
第一步:如图8(A),清洗衬底1表面,一面镀上增透膜,
第二步:如图8(B),另一面制备第一布拉格反射镜3;
第三步:如图8(C),在第一布拉格反射镜3上,制作第一电极4和第二电极5;
第四步:如图8(D),制作金属桥墩;
第五步:如图8(E),旋涂聚酰亚胺牺牲层,退火亚胺化;
第六步:如图8(F),制作金属桥面;
第七步:如图8(G),制作第二布拉格反射镜9;
第八步:如图8(H),释放牺牲层,形成F-P空气腔,形成F-P腔滤波器;
第九步:接上正负电极,形成F-P腔可调谐滤波器。
本发明实施例制备的微型F-P腔可调谐滤波器具有调谐范围大,驱动简单、响应速度快等优点,并且对制备设备要求不高、无需ICP、RIE设备,易于工艺实验的优点。对设备要求不高且易于实现工艺的优点。
实例一:利用上述方案设计了一种基于MEMS技术的3~5um红外F-P腔可调谐滤波器阵列。这个滤波器采用了薄膜微桥结构,可调谐范围大、响应速度快的优点,由一体化工艺制备而成。表1为红外3~5um F-P腔可调谐滤波器阵列设计参数表。
表1
所设计的3~5um红外微型F-P腔可调谐滤波器阵列的具体工艺实施过程如图8所示,制备方法具体包括:
(1)清洗衬底表面,进行表面活化处理;
(2)制备第一布拉格反射镜3,另一面镀上增透膜;
(3)在镀有第一布拉格反射镜3的面上制作第一电极4和第二电极5;在DBR表面旋涂AZ5214胶,形成AZ5214胶薄膜,对AZ5214胶薄膜进行光刻处理,形成光刻胶的电极图形;对电极图形进行镀膜,用镍镉金属填充,用剥离(lift off)工艺剥离AZ5214胶薄膜,形成金属正、负电极;
(4)在正或负电极上制作桥墩;桥墩兼具电互联及机械支撑功能
(5)旋涂AZ5214胶,光刻处理,形成桥墩孔,用金属填充,用剥离(lift off)工艺剥离,制成金属桥墩,高度有2.5um;
(6)旋涂2.5um厚的光敏聚酰亚胺薄膜,光刻聚酰亚胺,将桥墩顶部的光敏聚酰亚胺薄膜去除,露出金属桥墩的顶部,对聚酰亚胺进行亚胺化处理;
(7)制作桥面:旋涂AZ5214胶,光刻处理,制作桥面图形,磁控溅射镀膜,剥离工艺(lift off),制作金属桥面结构,桥面薄膜厚400nm;
(8)制备第二布拉格反射镜9反射镜;
(9)释放聚酰亚胺牺牲层。通过干法腐蚀或者湿法腐蚀的方法,去除桥面和衬底之间的聚酰亚胺薄膜,形成空腔,形成桥式结构;两电极接上正负电压,形成微型F-P腔可调谐滤波器。
图9是采用本发明实施例提供的微型F-P腔可调谐滤波器实现的光谱范围与光透过率的关系示意图;从图中可以得出:在不同腔长下,F-P腔峰值透过率接近70%,随着空气腔长的增加或者减少,峰值波长分别向长波、短波方向移动。腔长改变,可以实现可调谐滤波效果。
设计的器件不仅要在初始腔长上具有很好的滤波特性,还要能随着腔长的改变而滤出特定波段的光波。设计的滤波范围为3-5μm,所以腔长要从1.5μm变化到2.5μm。
实施例二:在方案1的设计中,用于中波红外探测光谱范围是3~5um,在可见光成像中,探测光谱范围为600-800nm,原来到设计DBR以及增透膜就不适用,以及F-P腔腔长的大小要改变,以减少制备工艺难度。
表2探测可见光,探测光谱范围600-800nm的F-P腔可调谐滤波器阵列设计参数表
表2
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种微型F-P腔可调谐滤波器,其特征在于,包括衬底(1),在衬底片(1)的一面附着增透膜(2),在衬底(1)的另一面附着第一布拉格反射镜(3),在第一布拉格反射镜(3)上附着第一电极(4)和第二电极(5);在第一电极(4)上附着四个金属桥墩,在所述四个金属桥墩上附着有桥面;
所述桥面由四个悬臂梁和可动隔膜构成,每一个悬臂梁为L型,一个悬臂梁的一端与一个金属桥墩垂直固定连接,另一端与可动隔膜连接;可动隔膜为正方形,且中心嵌有第二布拉格反射镜(9);第一布拉格反射镜(3)与第二布拉格反射镜(9)构成F-P腔的谐振腔;
所述第二电极(5)的形状为由一个正方形(50)和两个长方形(51、52)构成的十字形结构,所述正方形(50)的中间预留有与所述第二布拉格反射镜(9)大小相等的孔(53);
当第一电极(4)与第二电极(5)通电后,四个悬臂梁发生弹性形变并带动可动隔膜和第二布拉格反射镜(9)在垂直于第一布拉格反射镜(3)的方向移动,改变谐振腔的腔长,实现滤波器的可调谐功能。
2.如权利要求1所述的滤波器,其特征在于,所述悬臂梁的材料为金属弹性形变材料。
3.如权利要求1所述的滤波器,其特征在于,所述金属桥墩用于实现第一电极与金属桥面之间的电连接,还用于支撑桥面。
4.如权利要求1所述的滤波器,其特征在于,所述第一电极包括左电极和右电极,所述左电极与所述右电极形状相同且成对角对称设置。
5.如权利要求4所述的滤波器,其特征在于,所述左电极的形状为由一个第一长方形(40),两个第一正方形(41、43),两个第二长方形(42、44)构成的不规则多边形;所述第一长方形(40)的长度大于所述悬臂梁的长度且与所述第二电极(5)的长度相匹配,两个第二长方形(42、44)的面积等于分别与之连接的金属桥墩的面积,第一正方形(41)的边长等于第二长方形(42)的长度,第一正方形(43)的边长大于第二长方形(44)的宽度。
6.如权利要求1所述的滤波器,其特征在于,所述十字形中正方形(50)的面积大小与所述桥面的大小相匹配,长方形(51)的长边与正方形(50)中与第一电极(4)不相对的一边L1连接;长方形(52)的长边与正方形(50)中与第一电极(4)不相对的另一边L3连接;长方形(51、52)的长度小于正方形(50)的边长,正方形(50)的两条边L2、L4与第一电极(4)相对;正方形(50)中与第一电极(4)相对的边L2或L4与第一电极(4)之间形成了第一线宽,长方形(51、52)的宽与第一电极(4)之间形成了第二线宽,所述第一线宽与所述第二线宽相当。
7.一种制备上述权利要求1-6任一项所述的微型F-P腔可调谐滤波器的方法,其特征在于,包括下述步骤:
S1:在洁净的衬底的一面制备增透膜,另一面制备第一布拉格反射镜;
S2:在第一布拉格反射镜上制备第一电极和第二电极;所述第二电极(5)的形状为由一个正方形(50)和两个长方形(51、52)构成的十字形结构,所述正方形(50)的中间预留有与所述第二布拉格反射镜(9)大小相等的孔(53);
S3:在第一电极上制备四个金属桥墩;
S4:在形成有所述金属桥墩和第二电极的衬底表面涂覆牺牲层,对所述牺牲层进行光刻处理,将金属桥墩顶部的牺牲层去除并露出金属桥墩的顶部;
S5:对牺牲层进行固化处理;
S6:在固化后的牺牲层上制备桥面;
S7:去除桥面和衬底之间的牺牲层,形成微型F-P腔滤波器。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括:
S21:在第一布拉格反射镜表面旋涂光刻胶,形成光刻胶薄膜,对光刻胶薄膜进行光刻处理,形成光刻胶的电极图形;
S22:对光刻胶的电极图形进行金属填充;
S23:采用剥离工艺,对金属填充后的光刻胶的电极图形进行剥离,形成第一电极和第二电极。
9.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述步骤S6具体包括:
S61:在固化后的牺牲层上涂覆一层光刻胶形成光刻胶薄膜,并对光刻胶薄膜进行光刻处理形成桥面结构图形;
S62:用金属填充桥面结构图形;
S63:采用剥离工艺对桥面图形填充有金属的光刻胶薄膜进行剥离并形成金属桥面;
S64:在金属桥面的中心嵌入第二布拉格反射镜。
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