CN103733035A - 微机械可调法布里-珀罗干涉仪及其制造方法 - Google Patents

微机械可调法布里-珀罗干涉仪及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通过微光电机械(MOEMS)技术制造的电可调法布里-珀罗干涉仪。现有技术的微机械干涉仪需要较高的控制电压,这些干涉仪的制造包括复杂的制造阶段,并且可移动镜的形式限于圆形几何形状。在发明的解决方案中,在可移动镜中存在间隙(114),由此与该间隙(114)相对的镜层(112、116)通过锚定(115)连接。锚定(115)使得在光学区域处所述镜的刚度高于周围区域处。以这种方式,即使控制电极延伸至光学区域仍可保持所述镜的光学区域平坦。由于电极较大,所以需要较低的控制电压。

Description

微机械可调法布里-珀罗干涉仪及其制造方法
技术领域
本发明涉及法布里-珀罗干涉仪(Fabry-Perot interferometer)及用于制造法布里-珀罗干涉仪的方法。更具体地,本发明涉及用微光电机械系统(MOEMS,micro-optoelectromechanical systems)技术制造的电可调法布里-珀罗干涉仪。本发明的技术领域在独立权利要求的前序部分中进行叙述。
背景技术
例如,法布里-珀罗干涉仪用作光学滤波器并且用在光谱传感器中。法布里-珀罗干涉仪是基于平行镜,诸如四分之一波长布拉格反射镜(quarter wave Bragg reflector),其中在这些镜之间形成法布里-珀罗腔。可以通过调节这些镜之间的距离,即,腔的宽度来控制法布里-珀罗干涉仪的通带波长。通常使用微机械技术来制造法布里-珀罗干涉仪。例如,在专利文献FI95838中描述了这样的解决方案。
图1a说明了在基板130上制造的现有技术微机械法布里-珀罗干涉仪。微机械干涉仪的反射镜通常包括数个层102、104、106、112、114、116,其中相邻层的材料具有不同的折射率。用于可见光和近红外辐射的短波长范围的微机械干涉仪通常具有固体镜层,诸如,在硅层102、106、112、116之间的二氧化硅或氮化硅层104、114。然而,氧化硅和氮化硅在长波长处具有相对较高的衰减,因此更优选的是在红外线范围,尤其是在大于5μm的波长范围,即,热红外线辐射(TIR,thermal infrared radiation)中在硅层之间使用空气层。
通过从光学区域A并且从围绕光学区域的周围区域去除牺牲层111,可实现镜112、114、116的移动,从而形成腔123。例如,牺牲层可以是例如二氧化硅,可以通过用例如氢氟酸(HF,hydrofluoric acid)刻蚀来去除该牺牲层。为了允许刻蚀物质到达牺牲层,在可移动镜中设置了孔(图1a中未视出)。牺牲层的剩余部分用作可移动镜的支撑。可以从光学区域125可选地去除基板,以避免由该基板造成的衰减和反射。
通过向电极施加电压来控制可移动镜的位置,通过例如掺杂通过使两个镜的一个层106、112导电来使该电极包括在镜结构中。存在电极110a和110b,用于将电压连接至该电极。当控制电压施加在固定镜和可移动镜的电极之间时,该电压产生使可移动镜朝向固定镜移动的力。如果电极覆盖整个镜,则可移动镜在整个腔区域发生弯曲。这就造成在电激活期间在光学区域A内可移动镜与固定镜之间的距离变化。这种情况在图1b中示出。在光学区域内可移动镜的不平整造成光学区域内的通带频率变化并且带宽变得更宽。滤波器的品质因子,即,精细度,将因此而降低。结果,这样的干涉仪的精细度并不足够高以用于要求较高精细度的数种应用。
通过仅在这些镜的光学区域的外侧提供控制电压,能够避免光学区域内可移动镜的不平整。在图1b中示出了这种解决方案。层106仅连接至光学区域外侧区域的控制电压,并且施加于电极的电压因此在光学区域无效。然而,在这种方法中同样存在一些缺陷。
首先,由于电极区域较小,在电极之间需要更高的电压以在这些镜之间实现足够的力。通常难以在小尺寸传感器电路中提供高压,并且由于在所需的电压转换中的能量损失,还会增加能量消耗。
第二,即使偏转电压没有施加在光学区域中,仍需在该区域中提供电极。这是因为这些镜的光学区域必须连接至恒定电压电势以避免在光学区域中的静电耦合,这可能造成镜位置上的误差。可移动镜和固定镜在光学区域必须处于相同的电压电势以避免在该区域中这些镜之间的力。因此,光学区域的导电层必须与光学区域外的电极电分离,并且一个镜的这些导电区域必须连接至不同的电压电势。将导电区域连接至不同的电压电势要求提供导电馈通(feed-through)并且导入数个镜层。为了实现电馈通并且引入一个层,必须进行图案化和掺杂。结果,微机械处理阶段的数量增加。这使得干涉仪的制造复杂化并且使得对于成本敏感的应用制造成本太高。
另一缺陷涉及干涉仪的形状。反射镜必须是圆形,这是因为当其通过静电致动而垂直移位时任何其他侧向形状可能造成拉伸应力薄膜镜起皱。另一方面,在电子设备中部件的圆形形式通常并非优选,这是因为在基板或电路上部件的密度并非最佳的。
发明内容
本发明的目的是避免或者减少现有技术的缺点。因此本发明的目的是提供一种干涉仪,其具有好的精细度并且不会太复杂而不能制造。
通过电可调法布里-珀罗干涉仪来实现本发明的目的,包括:
-基板,
-在所述基板上的第一镜,
-第二可移动镜,
-所述第二镜具有可移动光学区域以及围绕所述光学区域的可移动区域,
-在所述第一镜与所述第二镜之间的法布里-珀罗腔,
-所述第一镜和所述第二镜具有用于电控这些镜之间距离的电极,
-至少所述第二镜的周围区域具有在所述镜的两个层之间的间隙,并且在所述间隙的相对侧的镜层通过穿过所述间隙的锚定进行连接,
其特征在于,
-所述第一镜和所述第二镜的电极延伸至所述光学区域,以及
-实施所述锚定使得所述周围区域处第二镜的刚度低于所述光学区域处第二镜的刚度,从而布置第二镜以在通过控制电压来激活所述电极时在所述周围区域处比在所述光学区域处弯曲更多。
还通过用于制造电可调法布里-珀罗干涉仪的方法来实现发明的目的,其中,
-设置基板,
-在所述基板上设置第一镜,
-设置第二可移动镜,其中,所述第二镜具有可移动光学区域以及围绕所述光学区域的另外的可移动区域,
-在所述第一镜与所述第二镜之间设置法布里-珀罗腔,
-对所述第一镜和所述第二镜设置电极用于电控这些镜之间的距离,
-在至少所述第二镜的周围区域中在所述镜的两个层之间设置间隙,并且通过穿过所述间隙的锚定来提供锚定用于连接在所述间隙的相对侧处的镜层,
其特征在于,
-形成所述第一镜和所述第二镜的电极以延伸至所述光学区域,以及
-进行所述锚定使得所述周围区域的刚度低于所述光学区域的刚度,从而布置可移动镜以在通过控制电压来激活所述电极时在所述周围区域处比在所述光学区域处弯曲更多。
当与现有已知方案相比,通过本发明可以实现显著的优点,本发明可以实现可移动镜,其中相比于光学区域周围的区域,光学区域的刚度更高。因此即使电极延伸至镜的光学区域,仍可实现可移动区域的良好的平整度。因此能制造精细度良好的干涉仪。
可将电极延伸至镜的可移动区域的整个区域。因此,不需要在镜中提供其他电分离导体区域。因此避免了镜层的对应引线和馈通,因此简化了制造过程。
当控制电极延伸至镜的光学区域时,能够通过更低的控制电压来实现可移动镜的所需移动。因此,可在设备中使用干涉仪,其中不开使用更高的电压并且没有专用的电压升压转换器。
本发明允许各种几何形状的电极,并且电极可覆盖光学区域的更小或更大的部分。根据本发明的一种实施方式,控制电极延伸在镜的基本上整个光学区域上。通过本实施方式,可实现所需控制电压的最小值。
在本发明的一种实施方式中,例如,锚定包括穿过间隙的锚定物,其具有梁或圆柱的形状。这种锚定物在间隙的相对侧处由与层相同的材料制成,并且锚定物可以优选地使用与锚定物上的层相同的同时处理来布置。锚定物的宽度优选地比锚定物的高度更小或者与其大致相同尺寸。锚定物优选垂直于镜面。
锚定物的密度优选在可移动镜的光学区域高于周围区域。这种方式,相比于周围区域,在光学区域中实现了更高的刚度。另一替代方案是在分布锚定物方面提供不同几何形状,和/或提供不同形式的锚定物和/或提供不同宽度的锚定物。还有可能的是可移动镜的光学区域与周围区域之间的镜刚度是基于锚定物的材料特性。
在本发明的一种实施方式中,干涉仪的两个镜都具有用作镜的层的间隙。这种结构在诸如TIR应用的长波长应用中是优选的。
根据本发明的另一实施方式,可移动镜具有仅在光学区域外部的间隙,并且固定镜可以无间隙。尽管固体镜层用在可移动镜的光学区域中,但可移动镜的周围区域通过间隙/锚定物结构制造得更加柔性。
镜的间隙优选地包括空气,但它还可包括在干涉仪的操作波长范围透明的其他气体。该间隙还可以包括真空。
在本发明的一种实施方式中,第二镜的可移动区域的形式是非圆形的,优选地,矩形或正方形。本发明可通过使用锚定的局部不规则分布来使用非圆形的可移动区域。以这种方式,可在非圆形几何形状中补偿镜的不规则弯曲。在镜的光学区域和可移动区域的形式中可以使用相同或不同的几何形状。例如,可移动区域可以是正方形,并且光学区域可以是圆形。
如果镜的可移动区域是非圆形的,优选的是正方形,则与如果使用圆形可移动区域的情况相比可在给定区域中包括更高数量的干涉仪。还可以使用给定光学区域制造干涉仪部件,其与如果使用圆形可移动区域的情况相比具有更小的部件尺寸。
在本发明的一种实施方式中,存在从镜表面朝向其他镜延伸的突起物用于防止可移动镜和固定镜的平坦表面彼此接触。优选的是在镜的表面区域处在锚定物的位置处设置突起物。
本发明的一些其他优选实施例在从属权利要求中进行了描述。
由于多晶硅和空气在红外范围波长内具有较低衰减,所以可提供即使在诸如5-30μm的长波长范围内仍具有较好性能的干涉仪。然而,还可以在较短波长范围内使用根据本发明的干涉仪。
在本专利申请中,术语“镜”是指在镜的光学区域中存在反射光的一组层的结构。“镜”还包括在光学区域外的层的区域。
在本专利申请中,使用术语“辐射”或“光”来表示在光波长范围内的任何辐射。
在本专利申请中,“牺牲层”是指在最终的产品中至少部分去除的材料层。
在本专利申请中,术语“锚定物的密度”是指在镜的给定区域中锚定物的数量。
在本专利申请中,术语“氧化硅”、“二氧化硅”以及“SiO2”包括可通过多种可替代方法诸如PECVD、LPCVD、热氧化、旋涂玻璃(SOG,spin-on glass)来形成并且可以可选地掺杂有各种添加物诸如磷或硼并且可由各种可替代来源材料诸如硅烷、TEOS等沉积的材料。因此该材料不限于任何单个的化学计量化合物。
附图说明
在下面部分中通过参考附图来更详细地描述发明的优选示例性实施方式,其中:
图1a示出了处于静止状态的现有技术法布里-珀罗干涉仪的截面图;
图1b示出了处于激活状态的现有技术法布里-珀罗干涉仪的截面图;
图1c示出了处于激活状态的现有技术法布里-珀罗干涉仪的截面图;
图2示出了根据本发明的示例性电可调法布里-珀罗干涉仪的截面图,其中两个镜都包括处于光学区域中的空气间隙。
图3示出了根据本发明的另一示例性电可调法布里-珀罗干涉仪的截面图,其中两个镜都包括处于光学区域中的固体层;
图4示出了根据本发明的示例性电可调法布里-珀罗干涉仪的俯视图;
图5a至图5e示出了用于制造根据本发明的示例性法布里-珀罗干涉仪的示例性方法;
图6示出了处于锚定物的制造阶段的可移动镜的一部分的放大视图。
具体实施方式
在说明书的现有技术部分描述了图1a、图1b以及图1c。
图2示出了根据本发明的示例性法布里-珀罗干涉仪的截面图。干涉仪具有例如单晶硅材料的基板130,其中在干涉仪的光学区域可能存在孔130,从而为干涉仪提供光学孔。如果基板大量掺杂,则基板层衰减辐射并且防止辐射传播至光学径的外部。然而,开孔还可设置于分开的非透明层,无需去除基板。
通过层102、104、106来设置固定镜的反射层,其中层102和106是多晶硅,而层104是包括真空、空气或在操作波长范围内透明的其他气体的间隙。通过从光学区域去除氧化硅103的牺牲层来形成间隙。层106由掺杂的多晶硅制成并且用作固定镜的控制电极。
干涉仪具有第二可移动镜,该镜具有反射层112、114、116。层112和116是多晶硅,而层114是包括真空、空气或其他透明气体的间隙。通过从光学区域去除氧化硅113的牺牲层来形成间隙。层112由掺杂的多晶硅制成并且用作可移动镜的导电控制电极。
下部的固定镜的电极电连接至连接点110a,并且可移动镜的电极112连接至连接点110b。例如,电极连接点110a、110b由铝制成。电极覆盖镜的基本上整个区域。以这样的方式,镜电极之间的控制电压在这些镜之间产生最大的力,因此需要最小的力来获得可移动镜的确定偏移。通过在镜的整个区域上设置电极,可避免电荷静电耦合至这些镜。
在镜结构的间隙中存在锚定物105、115,用于保持间隙的宽度在整个光学区域恒定。锚定物将在间隙的相对侧的层彼此机械地连接。锚定物优选地覆盖仅一小部分,诸如光学区域的1-10%,以避免明显的衰减。例如,每个锚定物的宽度可以是几μm。应当注意,在本申请的截面图中,锚定物和孔的尺寸被高度放大,以更好地示出锚定物结构。例如,由与这些层相同的多晶硅材料制成锚定物。优选地使用与在锚定上的层相同的方法来布置锚定物。
根据本发明,可移动镜的刚度在光学区域处比在周围区域处更高。为了实现这个目标,锚定物的密度优选地在光学区域中比在周围区域中更高。为了实现所要求的刚度变化,还可以使用锚定物的不同分布的几何形状。此外,在镜的可移动部分不是圆形的情况下,可以使用不均匀分布的锚定物,用于补偿镜的拉伸所需的局部变化。
这些镜的间隙宽度的值优选地是λ/4,其中λ是干涉仪通带的中心波长。其他镜层的光学厚度优选地也为λ/4。然而,间隙宽度/光学厚度可以可替代地是λ/4的几倍。
通过空间123来形成干涉仪的腔,从其中已去除了牺牲氧化硅层。例如,通过穿过第二镜的孔151的液态或气态的HF来刻蚀牺牲层。因此第二镜将变得可移动。已从干涉仪的光学区域去除了氧化硅层,但并不从氧化硅层的边缘111去除。可移动上部镜和下部固定镜的边缘之间的剩余氧化硅层用作可移动上部镜的支持。
图3示出了根据本发明的另一实施方式的电控法布里-珀罗干涉仪。在该干涉仪中,所有的镜层在光学区域都是固体材料。因此该干涉仪可用于辐射的较短波长。固定镜具有例如在硅的层102与106之间的氧化硅或氮化硅的层104。对层106进行掺杂以在固定镜处提供导电电极。在光学区域,可移动镜具有例如在硅的层112与116之间的氧化硅或氮化硅的层114。在光学区域外部,存在在硅的层112和116之间的空气间隙114b,其与锚定物115耦接。层112进行掺杂以在固定镜处提供导电电极。
包括具有锚定的空气间隙的可移动镜区域比具有固体材料的区域更柔软。因此,可移动镜的刚度在光学区域比在周围区域更高。结果,可移动镜的可移动镜弯曲主要发生在光学区域的外部,而在光学区域的镜区域基本保持平坦。
图4示出了根据本发明的示例性电可调法布里-珀罗干涉仪的俯视图。干涉仪的光学区域461是圆形,并且在光学区域的周围存在上部镜可移动的另一区域462。图中的点示出了可移动镜与固定镜之间的锚定物。锚定物的密度在光学区域461处比该光学区域外的区域462处更高。因此,根据本发明,可移动镜的刚度在光学区域处比在周围区域处更高。因此,可移动镜的弯曲发生在周围区域462,并且可移动镜在光学区域461保持相对平坦。
可移动镜设置有小孔(未示出),该小孔用于去除牺牲层。这些孔优选横跨第二镜均匀地分布。每个孔的直径可以是例如100nm-5μm。这些孔可覆盖第二镜的光学区域的面积的0.01%-5%。由于这些孔的总面积较小,所以这些孔不会实质地影响干涉仪的性能。
图4还示出了上部镜和下部镜的电极的触点110a和110b。这些触点位于干涉仪的角部。
图5a、图5b、图5c、图5d以及图5e示出了根据本发明用于制造电可调法布里-珀罗干涉仪(诸如,图2和图4的干涉仪)的示例性方法的流程图。通过设置晶片基板,51来开始该制造过程。基板可以是例如单晶硅。接下来通过LTO(低温氧化,Low temperature Oxidation)沉积,52将氧化硅绝缘层沉积在基板上。然后沉积固定镜的层。
在阶段53,沉积多晶硅的层。如果需要的话,可以在该层中设置多个孔用于刻蚀牺牲层。应注意,在本发明的实施方式中,由于不需要导电区域所以并不需要对该层提供离子注入。在沉积多晶硅层之后提供退火,但这在下面的其他阶段的描述中将不再专门提及。
接下来,通过例如CLCVD SiO2沉积,54来沉积牺牲层,然后针对锚定物进行图案化,55。然后沉积多晶层,56,然后通过离子注入57来形成导电区域。应当注意,在本发明的这个实施方式中,由于在该层中不需要绝缘区域,所以可使整个层电连续。然后对多晶硅图案化,58,以提供用于蚀刻牺牲层的孔。因此,制造了固定镜的这些层。
通过LPCVD SiO2沉积,59来沉积用于形成法布里-珀罗腔的牺牲层。不需要对牺牲层进行图案化。接下来,制造移动镜的层。沉积多晶硅层,80,然后通过离子注入,81来形成导电区域。对该层图案化,82,以提供用于蚀刻牺牲层的孔。接下来,通过LPCVD SiO2沉积,83来制造其他牺牲层,对该层进行图案化,84。对于可移动镜,使用该图案化来确定锚定物的位置。优选地,锚定物的密度在光学区域中比在周围区域中更大。以这种方式,与周围区域相比,在光学区域中实现更大刚度值。然后通过LPCVD沉积,85来形成多晶硅层,并且蚀刻孔,86。然后,制造了可移动镜的层。
通过溅射和图案化,87,对连接器执行通过铝的金属化。接下来,在干涉仪的背面对氧化物和聚合Si层的叠层进行图案化,88。通过ICP刻蚀硅,可在光学区域对基板制作孔/凹陷,89。最后,将干涉仪芯片切成小块,并且对牺牲层进行蚀刻,90。
图6是处于锚定物的制造阶段的可移动镜的一部分的放大视图。图6还示出了为防止当镜表面由于电激活而接触时镜彼此粘贴而制造的突起物。在可移动镜的第一底层61已沉积在牺牲层60(在图5b和图5c中的阶段80、81)上之后,将该层图案化(阶段82),以提供用于蚀刻的孔62a以及提供用于突起物68的孔62b。沉积可移动镜的牺牲层63(阶段83)并且对用于锚定物的孔64图案化(阶段84)。沉积可移动镜的顶部层65(阶段85),从而还形成锚定物67和突起物68。图6中显示的锚定物67是圆柱形。对镜的顶部层进行图案化(阶段86),以形成用于蚀刻的孔66。最后,通过孔66和62a通过蚀刻(阶段90)来去除牺牲层60、63。
已参考所附实施方式描述了本发明。然而,清楚的是,本发明不仅限于那些实施方式,而是包括在本发明的思想和所附专利权利要求范围内能够想到的所有实施方式。
例如,提及了一些材料、尺寸和形式,作为本发明的实施方式的示例。然而,清楚的是,可根据具体要求针对每个实现方式来对结构的尺寸、形式和材料以及细节进行改变和优化。
本发明的干涉仪具有几个优选应用。干涉仪可在光谱仪、颜色分析仪、成像仪、光数据通信中以及在利用光谱研究气体或液体的有机化合物或聚合物的各种设备中用作可控滤波器。本发明最优选地是用在红外测量中,特别是用在热红外范围中。

Claims (15)

1.一种电可调法布里-珀罗干涉仪,包括:
-基板,
-在所述基板上的第一镜,
-第二可移动镜,
-所述第二镜具有可移动光学区域以及围绕所述光学区域的可移动区域,
-在所述第一镜与所述第二镜之间的法布里-珀罗腔,
-所述第一镜和所述第二镜具有用于电控这些镜之间距离的电极,
-至少所述第二镜的周围区域具有在所述镜的两个层之间的间隙,并且在所述间隙的相对侧的镜层通过穿过所述间隙的锚定连接,
其特征在于,
-所述第一镜和所述第二镜的电极延伸至所述光学区域,以及
-实施所述锚定使得所述周围区域的刚度低于所述光学区域的刚度,由此可移动镜布置成在通过控制电压来激活所述电极时在所述周围区域处比在所述光学区域处弯曲更多。
2.根据权利要求1所述的电可调法布里-珀罗干涉仪,其特征在于,所述控制电极延伸至所述第一镜和所述第二镜的基本上整个光学区域。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电可调法布里-珀罗干涉仪,其特征在于,所述第二可移动镜包括也在所述光学区域的间隙。
4.根据权利要求3所述的电可调法布里-珀罗干涉仪,其特征在于,在所述第二可移动镜的间隙中的锚定物的密度在所述光学区域处比在所述周围区域处更高。
5.根据权利要求3或4所述的电可调法布里-珀罗干涉仪,其特征在于,在所述光学区域与所述周围区域之间的不同镜刚度是基于所述锚定物的分布图案和/或所述锚定物的形式和/或宽度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电可调法布里-珀罗干涉仪,其特征在于,所述第一镜和所述第二镜两者都包括在所述光学区域的层之间的间隙。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电可调法布里-珀罗干涉仪,其特征在于,所述间隙的宽度是λ/4,其中λ是所述干涉仪的通带的中心波长。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电可调法布里-珀罗干涉仪,其特征在于,所述间隙具有真空或者所述间隙包括空气或者在所述干涉仪的操作波长范围下透明的其他气体。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电可调法布里-珀罗干涉仪,其特征在于,所述干涉仪的所述可移动区域是非圆形的,优选矩形,或者更优选正方形。
10.根据权利要求9所述的电可调法布里-珀罗干涉仪,其特征在于,在所述第二镜的锚定分布方面存在局部不规则性以防止所述镜起皱。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电可调法布里-珀罗干涉仪,其特征在于,所述第一镜和/或所述第二镜具有从所述镜表面朝向另一镜延伸的突起物以防止所述第一镜和所述第二镜的平坦表面彼此接触。
12.根据权利要求11所述的电可调法布里-珀罗干涉仪,其特征在于,所述突起物位于所述镜的表面区域的所述锚定物的位置处。
13.一种用于制造电可调法布里-珀罗干涉仪的方法,其中,
-设置基板,
-在所述基板上设置第一镜,
-设置第二可移动镜,其中,所述第二镜具有可移动光学区域以及围绕所述光学区域的另外的可移动区域,
-在所述第一镜与所述第二镜之间设置法布里-珀罗腔,
-对所述第一镜和所述第二镜设置电极用于电控这些镜之间的距离,
-在至少所述第二镜的周围区域中的所述镜的两个层之间设置间隙,并且提供锚定以通过穿过所述间隙的所述锚定使所述间隙的相对侧的镜层连接,
其特征在于,
-形成所述第一镜和所述第二镜的电极以延伸至所述光学区域,以及
-实施所述锚定使得所述周围区域的刚度低于所述光学区域的刚度,由此可移动镜布置成在通过控制电压来激活所述电极时在所述周围区域处比在所述光学区域处弯曲更多。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,通过沉积锚定物来提供所述锚定,其中,使得在所述第二可移动镜的间隙中的锚定物的密度在所述光学区域比在所述周围区域更高。
15.根据权利要求13或14的方法,其特征在于,使得所述控制电极延伸至所述第一镜和所述第二镜的整个光学区域。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106932095A (zh) * 2016-12-23 2017-07-07 中国电子科技集团公司信息科学研究院 一种可调谐moems滤光片
CN107250741A (zh) * 2014-12-29 2017-10-13 芬兰国家技术研究中心股份公司 用于光学干涉计的镜板及光学干涉计
CN108508592A (zh) * 2017-02-28 2018-09-07 精工爱普生株式会社 波长可变干涉滤波器及光学模块
CN109416247A (zh) * 2016-04-26 2019-03-01 芬兰国家技术研究中心股份公司 与薄膜层分析有关的设备及其制造方法
CN110702224A (zh) * 2018-07-10 2020-01-17 罗伯特·博世有限公司 法布里-珀罗干涉仪-单元和用于制造法布里-珀罗干涉仪-单元的方法
CN111913242A (zh) * 2019-05-10 2020-11-10 罗伯特·博世有限公司 带有至少一个布拉格反射器的装置
WO2021056257A1 (zh) * 2019-09-25 2021-04-01 深圳市海谱纳米光学科技有限公司 一种可调光学滤波器件
CN113039414A (zh) * 2018-11-26 2021-06-25 罗伯特·博世有限公司 干涉仪装置和用于制造干涉仪装置的方法
TWI738839B (zh) * 2016-08-24 2021-09-11 日商濱松赫德尼古斯股份有限公司 法布立-培若干涉濾光器
US11137590B2 (en) 2015-11-18 2021-10-05 Industrial Technology Research Institute Tunable optical device

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6211833B2 (ja) * 2013-07-02 2017-10-11 浜松ホトニクス株式会社 ファブリペロー干渉フィルタ
WO2015003023A1 (en) 2013-07-03 2015-01-08 Inphenix, Inc. Wavelength-tunable vertical cavity surface emitting laser for swept source optical coherence tomography system
CA2931252A1 (en) 2013-11-26 2015-06-04 Inphenix, Inc. Wavelength tunable mems-fabry perot filter
JP6356427B2 (ja) * 2014-02-13 2018-07-11 浜松ホトニクス株式会社 ファブリペロー干渉フィルタ
TWI717519B (zh) 2016-05-27 2021-02-01 日商濱松赫德尼古斯股份有限公司 法布立-培若干涉濾光器之製造方法
JP6341959B2 (ja) 2016-05-27 2018-06-13 浜松ホトニクス株式会社 ファブリペロー干渉フィルタの製造方法
CN118091929A (zh) 2016-08-24 2024-05-28 浜松光子学株式会社 法布里-珀罗干涉滤光器
DE102016217170A1 (de) 2016-09-09 2018-03-15 Robert Bosch Gmbh Interferometer, Miniaturspektrometer und Verfahren zur Herstellung eines Interferometers
DE102018201965A1 (de) 2018-02-08 2019-08-08 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Spiegelvorrichtung, Spiegelsystem und Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Spiegelvorrichtung
WO2019149605A1 (de) 2018-02-01 2019-08-08 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische spiegelvorrichtung, spiegelsystem und verfahren zum herstellen einer mikromechanischen spiegelvorrichtung
DE102018220481A1 (de) * 2018-11-28 2020-05-28 Robert Bosch Gmbh Interferometereinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Interferometereinrichtung
DE102019203932A1 (de) * 2019-03-22 2020-09-24 Robert Bosch Gmbh Interferometereinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Interferometereinrichtung
DE102019206151A1 (de) * 2019-04-30 2020-11-05 Robert Bosch Gmbh Spiegeleinrichtung für eine Interferometereinrichtung, Interferometereinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Spiegeleinrichtung für eine Interferometereinrichtung
DE102019206764A1 (de) * 2019-05-10 2020-11-12 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung mit zumindest einem Bragg-Reflektor
DE102019206758A1 (de) * 2019-05-10 2020-11-12 Robert Bosch Gmbh Spiegeleinrichtung für eine Interferometereinrichtung, Interferometereinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Spiegeleinrichtung
DE102019215893A1 (de) * 2019-10-16 2021-04-22 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauteil für eine optische Vorrichtung
DE102019217184A1 (de) * 2019-11-07 2021-05-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Zwischenkomponente in einer mikromechanischen Fabry-Perot-Interferometervorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Fabry-Perot-Interferometervorrichtung und mikromechanische Fabry-Perot-Interferometervorrichtung
US20230194853A1 (en) 2020-01-17 2023-06-22 Shenzhen Hypernano Optics Technology Co., Ltd Adjustable infrared optical filter device
FI130930B1 (fi) 2021-08-02 2024-05-31 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Laite ei-invasiiviseen seurantaan

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011028119A (ja) * 2009-07-28 2011-02-10 Denso Corp ファブリペロー干渉計
WO2011036346A1 (en) * 2009-09-24 2011-03-31 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Micromechanical tunable fabry-perot interferometer and a method for producing the same

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6674562B1 (en) 1994-05-05 2004-01-06 Iridigm Display Corporation Interferometric modulation of radiation
FI94804C (fi) 1994-02-17 1995-10-25 Vaisala Oy Sähköisesti säädettävä pintamikromekaaninen Fabry-Perot-interferometri käytettäväksi optisessa materiaalianalyysissä
US5739945A (en) 1995-09-29 1998-04-14 Tayebati; Parviz Electrically tunable optical filter utilizing a deformable multi-layer mirror
US6594059B2 (en) 2001-07-16 2003-07-15 Axsun Technologies, Inc. Tilt mirror fabry-perot filter system, fabrication process therefor, and method of operation thereof
JP4166712B2 (ja) * 2004-01-29 2008-10-15 株式会社デンソー ファブリペローフィルタ
JP5151944B2 (ja) 2008-12-09 2013-02-27 セイコーエプソン株式会社 光フィルタ及びそれを備えた光モジュール
JP5157920B2 (ja) * 2009-01-07 2013-03-06 株式会社デンソー ファブリペロー干渉計及びその製造方法
JP2011053510A (ja) 2009-09-03 2011-03-17 Seiko Epson Corp 波長可変干渉フィルター、測色センサー、測色モジュール、および波長可変干渉フィルターの制御方法
JP5589459B2 (ja) * 2010-03-15 2014-09-17 セイコーエプソン株式会社 光フィルター及び光フィルターモジュール並びに分析機器及び光機器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011028119A (ja) * 2009-07-28 2011-02-10 Denso Corp ファブリペロー干渉計
WO2011036346A1 (en) * 2009-09-24 2011-03-31 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Micromechanical tunable fabry-perot interferometer and a method for producing the same

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10088362B2 (en) 2014-12-29 2018-10-02 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Mirror plate for an optical interferometer and an optical interferometer
CN107250741A (zh) * 2014-12-29 2017-10-13 芬兰国家技术研究中心股份公司 用于光学干涉计的镜板及光学干涉计
CN107250741B (zh) * 2014-12-29 2018-06-05 芬兰国家技术研究中心股份公司 用于光学干涉计的镜板及光学干涉计
US11137590B2 (en) 2015-11-18 2021-10-05 Industrial Technology Research Institute Tunable optical device
CN109416247B (zh) * 2016-04-26 2021-07-13 芬兰国家技术研究中心股份公司 与薄膜层分析有关的设备及其制造方法
CN109416247A (zh) * 2016-04-26 2019-03-01 芬兰国家技术研究中心股份公司 与薄膜层分析有关的设备及其制造方法
US11668561B2 (en) 2016-04-26 2023-06-06 Chipmetrics Oy Apparatus associated with analysis of thin film layer and manufacturing method thereof
US11385049B2 (en) 2016-04-26 2022-07-12 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Apparatus associated with analysis of thin film layer and manufacturing method thereof
TWI738839B (zh) * 2016-08-24 2021-09-11 日商濱松赫德尼古斯股份有限公司 法布立-培若干涉濾光器
CN106932095A (zh) * 2016-12-23 2017-07-07 中国电子科技集团公司信息科学研究院 一种可调谐moems滤光片
CN108508592B (zh) * 2017-02-28 2022-01-14 精工爱普生株式会社 波长可变干涉滤波器及光学模块
CN108508592A (zh) * 2017-02-28 2018-09-07 精工爱普生株式会社 波长可变干涉滤波器及光学模块
CN110702224A (zh) * 2018-07-10 2020-01-17 罗伯特·博世有限公司 法布里-珀罗干涉仪-单元和用于制造法布里-珀罗干涉仪-单元的方法
CN113039414A (zh) * 2018-11-26 2021-06-25 罗伯特·博世有限公司 干涉仪装置和用于制造干涉仪装置的方法
CN111913242A (zh) * 2019-05-10 2020-11-10 罗伯特·博世有限公司 带有至少一个布拉格反射器的装置
WO2021056257A1 (zh) * 2019-09-25 2021-04-01 深圳市海谱纳米光学科技有限公司 一种可调光学滤波器件
CN114981701A (zh) * 2019-09-25 2022-08-30 深圳市海谱纳米光学科技有限公司 一种可调光学滤波器件
CN114981701B (zh) * 2019-09-25 2023-11-21 深圳市海谱纳米光学科技有限公司 一种可调光学滤波器件

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FI20115545A (fi) 2012-12-07
FI125897B (fi) 2016-03-31

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