CN106772752A - 基于mems波长可调谐fp光纤滤波器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器及其制备方法，包括：1）提供半导体基底，在半导体基底的第一表面形成第一凹槽及第二凹槽；2）提供键合基底，在键合基底的第一表面形成第三凹槽；3）将半导体基底与键合基底键合；4）在键合基底内形成光纤安装孔；5）在半导体基底的第二表面形成光学增透膜；6）刻蚀半导体基底，以形成贯穿半导体基底的通孔；7）在通孔底部的键合基底的第一表面形成第一电极，在半导体基底的第二表面形成第二电极；8）释放可动质量块结构；9）在中心质量块的下表面形成光学高反膜。通过预设光纤安装孔，在降低驱动电压的同时，极大地增加在静电驱动模式下FP光纤滤波器腔长变化与电源选择之间的灵活性。

Description

基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器及其制备方法

技术领域

本发明属于传感技术领域，特别涉及一种基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器及其制备方法。

背景技术

可调谐光纤滤波器(TOFF)是一种波长选择器件，在光纤通信和光纤传感领域中具有广泛的应用：在光纤通信领域，TOFF用于半导体激光器或光纤激光器的的反射腔镜和窄带滤波、复用/解复用器、光放大器中的噪声抑制、波长选择器、波长转换器、色散补偿器以及光性能监测等；在光纤传感领域尤其是光纤光栅和波长型法布里-珀罗光纤传感领域，TOFF是实现光纤传感网络波分解复用和波长信号解调的核心部件，其性能指标和器件成本是波长型光纤传感器大规模产业化发展的直接决定因素之一。

FP(Fabry-Perot)可调谐光滤波器是研究较多的TOFF类型，主要通过控制FP腔腔长或腔体的光折射率实现可调谐滤波，具有调谐速度快、调谐范围广、精细度高、串联接入式光路便于构建波长可调谐激光器等优点，在光纤传感应用领域尤其具有技术优势，但由于用作波长调谐的FP腔对两个腔镜的表面光洁度、光学反射率和相对移动过程中的平行度要求极高，制作工艺复杂、难度大、成本高，仅有极少的国外公司掌握该技术。

目前，FP可调滤波器的发展现状如下：

1)啁啾光纤光栅FP滤波器

FP腔由两个线性啁啾的光纤光栅组成，每个光栅有一样的啁啾系数和相同的折射率调制深度，它们分别作为一个反射镜，反射率和反射谱带宽由光栅的折射率调制强度，啁啾参数和光栅的长度决定。由两个啁啾光纤光栅构成的FP腔中总的响应和由两个部分透射的平板反射镜组成的FP谐振腔相似。虽然啁啾光纤光栅FP滤波器有三种结构，但不是最小腔长受光纤布拉格光栅长度的限制，或者制作过程太复杂，就是相当高的偏振损耗。

2)波导FP滤波器

通过波导的两端抛光后镀上反射率为89％的绝缘反射膜，滤波器的中心波长是通过在波导上加电压由电光效应来调节的。级联的波导滤波器可以有效地抑制噪声信号，并且可以用于12.5GHz间隔的128个信道的密集波分复用技术，促进了大范围的光学视频路由网络的发展。但是由于体积大，不便于集成。

3)液晶光调谐滤波器

液晶光调谐滤波器的原理就是FP腔的滤波特性。一般为多层结构，中间为液晶，两边为玻璃体，在玻璃体的内侧镀上透明电极(一般为Indium Tin Oxide Electrode)，然后再镀上多层介质高反膜构成FP腔，其调谐由改变两电极间的电场，从而引起液晶分子晶向排列的变化，从而改变其折射率来完成。属于块状结构，不利于与光纤的输入输出耦合，偏振态敏感；液晶存在散射损耗与吸收。

4)光纤FP滤波器

基本机构为光纤两端面直接镀高反膜，光纤本身构成F-P谐振腔，通过压电陶瓷拉伸光纤来调节腔长。但其插入损耗较大。

5)MEMS型FP滤波器

MEMS型可调谐F-P滤波器在无线电通讯和光信号处理中有着较为广泛的应用。它可调谐范围大，精细度高，自由光谱区宽，当与活性激光媒介结合时，可以实现可调谐激光器的诸多特性。最常见的MEMS型滤波器整体为一浮桥结构，FP腔由两个光学反射镜组成，一个反射镜位于在硅底层上，另一个位于浮桥上。其腔长的调节方式是在顶端和底端两个电极上加一个驱动电压通过静电力的作用来调节所需要的透过波长。由于只通过静电来调节腔长，所以现在大多数的该类MEMS型F-P滤波器无法在腔长和驱动电压之间寻求平衡。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种尺寸小、初始腔长可调、低成本，封装简单，可广泛应用于各个领域的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器及其制备方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法，包括以下步骤：

1)提供半导体基底，所述半导体基底包括相对的第一表面及第二表面，在所述半导体基底的第一表面形成第一凹槽及第二凹槽，所述第二凹槽位于所述第一凹槽的外侧，并与所述第一凹槽相隔有间距；

2)提供键合基底，所述键合基底包括相对的第一表面及第二表面，在所述键合基底的第一表面形成第三凹槽；所述第一凹槽位于所述第三凹槽对应区域内，所述第二凹槽位于所述第三凹槽外侧，且与所述第三凹槽的边缘相隔有间距；

3)将所述半导体基底与所述键合基底键合，所述半导体基底的第一表面及所述键合基底的第一表面为键合面，以在所述半导体基底与所述键合基底之间形成由所述第三凹槽构成的空腔结构；

4)在所述键合基底内对应于所述第三凹槽的区域形成贯通所述第三凹槽的光纤安装孔，且所述光纤安装孔对应于所述第一凹槽之间的区域；

5)在所述半导体基底的第二表面对应于所述光纤安装孔的位置形成光学增透膜；

6)依据所述第二凹槽刻蚀所述半导体基底，以形成贯穿所述半导体基底的通孔，所述通孔暴露出所述键合基底的第一表面；

7)在所述通孔底部的所述键合基底的第一表面形成第一电极，并在所述半导体基底的第二表面形成第二电极，所述第二电极位于所述通孔与所述第一凹槽之间；

8)依据所述第一凹槽刻蚀所述半导体基底，以释放可动质量块结构，所述可动质量块结构包括：中心质量块、位于所述中心质量块上表面的光学增透膜及将所述中心质量块与所述半导体基底相连接的悬臂梁；

9)在所述中心质量块的下表面对应于所述光学增透膜的位置形成光学高反膜。

作为本发明的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法的一种优选方案，步骤1)中，所述第一凹槽的宽度大于所述第二凹槽的宽度。

作为本发明的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法的一种优选方案，步骤1)中，所述半导体基底为SOI氧化硅片，所述SOI氧化硅片由下至上依次包括衬底氧化层、衬底硅层、中间氧化层、顶层硅层及顶层硅氧化层；所述第一凹槽及所述第二凹槽贯穿所述顶层硅氧化层并延伸至所述顶层硅层内。

作为本发明的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法的一种优选方案，步骤4)中，在所述键合基底内对应于所述第三凹槽的区域形成贯通所述第三凹槽的光纤安装孔包括以下步骤：

4-1)将步骤3)得到的结构进行减薄处理，去除所述衬底氧化层及所述衬底硅层；

4-2)采用深反应离子刻蚀工艺在所述键合基底内形成所述光纤安装孔；

4-3)去除所述中间氧化层及位于所述空腔结构上方的所述顶层硅氧化层。

作为本发明的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法的一种优选方案，步骤8)中所述悬臂梁至少对称地分布于所述中心质量块相对的两侧，且一端与所述半导体基底相连接，另一端与所述中心质量块相连接。

作为本发明的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法的一种优选方案，所述悬臂梁为蛇形弯折梁。

作为本发明的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法的一种优选方案，步骤9)之后还包括：

10)提供光纤准直器，所述光纤准直器包括准直透镜、输入光纤及输出光纤，所述准直透镜、所述输入光纤及所述输出光纤通过光学树脂封装在一壳体内；

11)将步骤9)得到的结构中的所述光学高反膜与所述光纤准直器对准，并将步骤9)得到的结构与所述光纤准直器共同封装在所述壳体内。

本发明还提供一种基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器，所述基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器包括：

半导体基底，包括相对的第一表面及第二表面；所述半导体基底内形成有上下贯通的通孔；所述半导体基底为环形结构；

键合基底，包括相对的第一表面及第二表面，所述键合基底的第一表面形成有凹槽，所述键合衬底内形成有上下贯通所述凹槽的光纤安装孔；所述键合基底键合于所述半导体基底的第一表面，所述半导体基底的第一表面及所述键合基底的第一表面为键合面；

可动质量块结构，包括中心质量块、光学增透膜及悬臂梁；其中，所述中心质量块位于所述半导体基座内侧，且位于所述凹槽的上方，所述中心质量块与所述半导体基底及所述键合基底均相隔有间距；所述光学增透膜位于所述中心质量块上表面对应于所述光纤安装孔的位置处；所述悬臂梁位于所述中心质量块与所述半导体基底之间，一端与所述中心质量块相连接，另一端与所述半导体基底相连接，所述悬臂梁的底部与所述键合基底相隔有间距；

光学高反膜，位于所述中心质量块的下表面对应于所述光学增透膜的位置处；

第一电极，位于所述通孔底部的所述键合基底的第一表面；

第二电极，位于所述半导体基底的第二表面，且位于所述通孔与所述可动质量块结构之间。

作为本发明的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的一种优选方案，所述半导体基底包括顶层硅层及位于所述顶层硅层表面的顶层硅氧化层。

作为本发明的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的一种优选方案，所述悬臂梁至少对称地分布于所述中心质量块相对的两侧。

作为本发明的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的一种优选方案，所述悬臂梁为蛇形弯折梁。

作为本发明的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的一种优选方案，还包括光纤准直器，所述光纤准直器包括准直透镜、输入光纤及输出光纤；所述半导体基底、所述键合基底、所述可动质量块结构、所述光学高反膜、所述第一电极及所述第二电极与所述光纤准直器共同封装在一壳体内，且所述光学高反膜与所述光纤准直器对准。

本发明的一种基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器及其制备方法具有以下有益效果：本发明的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器通过在键合基底上设置光纤安装孔，可以在降低驱动电压的同时，极大地增加在静电驱动模式下FP光纤滤波器腔长变化与电源选择之间的灵活性；所述基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器可以使用在光通信等场合，具有小型化、低成本、可批量制作及使用范围广等优点。同时，采用MEMS技术制作，有利于器件的批量化生产，降低器件成本。

附图说明

图1显示为本发明实施例一中提供的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法的流程图。

图2至图16显示为本发明实施例一中提供的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法各步骤中的结构示意图。

元件标号说明

10 半导体基底

101 第一凹槽

102 第二凹槽

103 衬底氧化层

104 衬底硅层

105 中间氧化层

106 顶层硅层

107 顶层硅氧化层

108 通孔

11 键合基底

111 第三凹槽

112 光纤安装孔

12 第一电极

13 第二电极

14 可动质量块

141 中心质量块

142 光学增透膜

143 悬臂梁

15 光学高反膜

16 准直透镜

17 输入光纤

18 输出光纤

19 壳体

20 光学树脂

201 密封胶

202 粘结胶

21 准直器金属套管

22 金属底座

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图16。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图1，本发明提供一种基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法，所述基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法包括以下步骤：

1)提供半导体基底，所述半导体基底包括相对的第一表面及第二表面，在所述半导体基底的第一表面形成第一凹槽及第二凹槽，所述第二凹槽位于所述第一凹槽的外侧，并与所述第一凹槽相隔有间距；

2)提供键合基底，所述键合基底包括相对的第一表面及第二表面，在所述键合基底的第一表面形成第三凹槽；所述第一凹槽位于所述第三凹槽对应区域内，所述第二凹槽位于所述第三凹槽外侧，且与所述第三凹槽的边缘相隔有间距；

3)将所述半导体基底与所述键合基底键合，所述半导体基底的第一表面及所述键合基底的第一表面为键合面，以在所述半导体基底与所述键合基底之间形成由所述第三凹槽构成的空腔结构；

4)在所述键合基底内对应于所述第三凹槽的区域形成贯通所述第三凹槽的光纤安装孔，且所述光纤安装孔对应于所述第一凹槽之间的区域；

5)在所述半导体基底的第二表面对应于所述光纤安装孔的位置形成光学增透膜；

6)依据所述第二凹槽刻蚀所述半导体基底，以形成贯穿所述半导体基底的通孔，所述通孔暴露出所述键合基底的第一表面；

7)在所述通孔底部的所述键合基底的第一表面形成第一电极，并在所述半导体基底的第二表面形成第二电极，所述第二电极位于所述通孔与所述第一凹槽之间；

8)依据所述第一凹槽刻蚀所述半导体基底，以释放可动质量块结构，所述可动质量块结构包括：中心质量块、位于所述中心质量块上表面的光学增透膜及将所述中心质量块与所述半导体基底相连接的悬臂梁；

9)在所述中心质量块的下表面对应于所述光学增透膜的位置形成光学高反膜。

在步骤1)中，请参阅图1中的S1步骤及图2及图3，提供半导体基底10，所述半导体基底10包括相对的第一表面及第二表面，在所述半导体基底10的第一表面形成第一凹槽101及第二凹槽102，所述第二凹槽102位于所述第一凹槽101的外侧，并与所述第一凹槽101相隔有间距。

作为示例，如图2所示，所述半导体基底10为SOI氧化硅片，所述SOI氧化硅片由下至上依次包括衬底氧化层103、衬底硅层104、中间氧化层105、顶层硅层106及顶层硅氧化层107；其中，所述顶层硅层106为晶向为(100)的单晶硅，所述顶层硅层106的厚度可以为但不仅限于40μm，所述衬底氧化层103的厚度可以为但不仅限于3μm，所述中间氧化层105的厚度可以为但不仅限于2μm，所述顶层硅氧化层107的厚度可以为但不仅限于2μm，所述衬底硅层104的厚度可以为但不仅限于380μm。

作为示例，可以通过光刻、深反应离子刻蚀(DRIE)工艺形成所述第一凹槽101及所述第二凹槽102，所述第一凹槽101及所述第二凹槽102贯穿所述顶层硅氧化层107并延伸至所述顶层硅层106内；所述第一凹槽101及所述第二凹槽102深度可以为但不仅限于10μm；所述第一凹槽101的宽度大于所述第二凹槽102的宽度。

在步骤2)中，请参阅图1中的S2步骤及图4，提供键合基底11，所述键合基底11包括相对的第一表面及第二表面，在所述键合基底11的第一表面形成第三凹槽111；所述第一凹槽101位于所述第三凹槽111对应区域内，所述第二凹槽102位于所述第三凹槽111外侧，且与所述第三凹槽111的边缘相隔有间距。

作为示例，所述的键合基底11为双抛硅片，晶向为(100)的单晶硅。

作为示例，可以通过光刻、深反应离子刻蚀(DRIE)工艺形成所述第三凹槽111；所述第三凹槽111的深度可以为但不仅限于10μm。

在步骤3)中，请参阅图1中的S3步骤及图5，将所述半导体基底10与所述键合基底11键合，所述半导体基底10的第一表面及所述键合基底11的第一表面为键合面，以在所述半导体基底10与所述键合基底11之间形成由所述第三凹槽111构成的空腔结构。

作为示例，所述键合基底11可以为但不仅限于硅基底，可以采用高温键合工艺将所述半导体基底10与所述键合基底11进行硅-硅键合，键合面为所述半导体基底10的所述顶层硅氧化层107及所述键合基底11的第一表面。

在步骤4)中，请参阅图1中的S4步骤及图6至图8，在所述键合基底11内对应于所述第三凹槽111的区域形成贯通所述第三凹槽111的光纤安装孔112，且所述光纤安装孔112对应于所述第一凹槽101之间的区域。

作为示例，步骤4)包括以下步骤：

4-1)将步骤3)得到的结构进行减薄处理，去除所述衬底氧化层103及所述衬底硅层104；优选地，采用BOE溶液腐蚀去除所述衬底氧化层103，采用KOH溶液腐蚀去除所述衬底硅层104，腐蚀到所述中间氧化层105时自动停止，如图6所示；

4-2)采用深反应离子刻蚀工艺在所述键合基底11内形成所述光纤安装孔112，如图7所示；

4-3)去除所述中间氧化层105及位于所述空腔结构上方的所述顶层硅氧化层107，如图8所示。

在步骤5)中，请参阅图1中的S5步骤及9，在所述半导体基底10的第二表面对应于所述光纤安装孔112的位置形成光学增透膜142。

作为示例，所述光学增透膜142可以为但不仅限于多层介质薄膜，优选地，所述光学增透膜142可以为采用蒸发工艺在所述顶层硅层106表面对应位置多次交替沉积二氧化硅与五氧化二钽。

在步骤6)中，请参阅图1中的S6步骤及图10，依据所述第二凹槽102刻蚀所述半导体基底10，以形成贯穿所述半导体基底10的通孔108，所述通孔108暴露出所述键合基底11的第一表面。

作为示例，采用深反应离子刻蚀工艺依据所述第二凹槽102刻蚀所述半导体基底10，以形成贯穿所述半导体基底10的通孔108。

在步骤7)中，请参阅图1中的S7步骤及图11，在所述通孔108底部的所述键合基底11的第一表面形成第一电极12，并在所述半导体基底10的第二表面形成第二电极13，所述第二电极13位于所述通孔108与所述第一凹槽101之间。

作为示例，在所述顶层硅层106表面涂覆光刻胶(未示出)，通过光刻工艺定义出所述第一电极12及所述第二电极13的位置与形状。

作为示例，可以通过蒸发或磁控溅射的方式形成所述第一电极12及所述第二电极13，优选地，所述第一电极12及所述第二电极13通过磁控溅射工艺在相应位置溅射金属电极。

作为示例，所述第一电极12及所述第二电极13可以为金或铝，优选地，所述第一电极12及所述第二电极13采用金属铝作为电极结构。

在步骤8)中，请参阅图1中的S8步骤及图12及图13，其中，图12为截面结构示意图，图13为图12的俯视结构示意图；依据所述第一凹槽101刻蚀所述半导体基底10，以释放可动质量块结构14，所述可动质量块结构14包括：中心质量块141、位于所述中心质量块141上表面的光学增透膜142及将所述中心质量块141与所述半导体基底10相连接的悬臂梁143。

作为示例，所述中心质量块141的四周均与所述半导体基底10具有一定间距，且所述中心质量块141的底部与所述键合基底11的第一表面具有一定间距。

作为示例，所述悬臂梁143至少对称地分布于所述中心质量块141相对的两侧，且一端与所述半导体基底10相连接，另一端与所述中心质量块141相连接。所述悬臂梁143的数量可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述悬臂梁143的数量可以为但不仅限于八个，所述悬臂梁143对称地分布于所述中心质量块141的四周，如图14所示。

作为示例，所述悬臂梁143的形状可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述悬臂梁143为蛇形弯折梁。将所述悬臂梁143设计为蛇形弯折梁，可以最大程度降低驱动电压。

在步骤9)中，请参阅图1中的S9步骤及图14，在所述中心质量块141的下表面对应于所述光学增透膜142的位置形成光学高反膜15。

作为示例，所述光学高反膜15可以为但不仅限于金属反射膜或多层介质薄膜。

作为示例，可以通过所述光纤安装孔112采用蒸发工艺在所述中心质量块141的下表面对应于所述光学增透膜142的位置形成所述光学高反膜15。

需要说明的是，图14对应的俯视图与图13中所示的结构相同。

作为示例，如图15及图16所示，步骤9)之后还包括：

10)提供光纤准直器，所述光纤准直器包括准直透镜16、输入光纤17及输出光纤18，所述准直透镜16、所述输入光纤17及所述输出光纤18通过光学树脂20(包括密封胶201及粘结胶202)封装在一壳体19内，所述壳体19为以金属封装套管，所述准直透镜16与所述壳体19之间设有准直器金属套管21；

11)将步骤9)得到的结构中的所述光学高反膜15与所述光纤准直器对准，并将步骤9)得到的结构固定于一金属底座22上之后与所述光纤准直器共同封装在所述壳体19内。

需要说明的是，图16中位于所述金属底座22上的结构应为步骤9)得到的结构，为了便于显示，图16中仅以所述可动质量块结构14予以示意。

作为示例，可以采用基于微机电表面工艺技术或微机电体硅加工技术来制备上述基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器，基于微机电表面工艺技术或微机电体硅加工技术为本领域人员所熟知，此处不再累述。

实施例二

请继续参阅图13及图14，本发明还提供一种基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器，所述基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器为实施例一中所述的制备方法制备而成，所述基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器包括：半导体基底10，所述半导体基底10包括相对的第一表面及第二表面；所述半导体基底10内形成有上下贯通的通孔(即实施例一中所述的通孔108)；所述半导体基底10为环形结构；键合基底11，所述键合基底11包括相对的第一表面及第二表面，所述键合基底11的第一表面形成有凹槽(即实施例一中所述的第三凹槽111)，所述键合衬底11内形成有上下贯通所述凹槽的光纤安装孔112；所述键合基底11键合于所述半导体基底10的第一表面，所述半导体基底10的第一表面及所述键合基底11的第一表面为键合面；可动质量块结构14，所述可动质量块结构14包括中心质量块141、光学增透膜142及悬臂梁143；其中，所述中心质量块141位于所述半导体基座10内侧，且位于所述凹槽的上方，所述中心质量块141与所述半导体基底10及所述键合基底11均相隔有间距；所述光学增透膜142位于所述中心质量块141上表面对应于所述光纤安装孔112的位置处；所述悬臂梁143位于所述中心质量块141与所述半导体基底10之间，一端与所述中心质量块141相连接，另一端与所述半导体基底10相连接，所述悬臂梁143的底部与所述键合基底11相隔有间距；光学高反膜15，所述光学高反膜15位于所述中心质量块141的下表面对应于所述光学增透膜142的位置处；第一电极12，所述第一电极12位于所述通孔底部的所述键合基底11的第一表面；第二电极13，所述第二电极13位于所述半导体基底10的第二表面，且位于所述通孔与所述可动质量块结构14之间。

作为示例，所述半导体基底10包括顶层硅层106及位于所述顶层硅层106表面的顶层硅氧化层107。所述顶层硅层106为晶向为(100)的单晶硅，所述顶层硅层106的厚度可以为但不仅限于40μm，所述顶层硅氧化层107的厚度可以为但不仅限于2μm。

作为示例，作为示例，所述的键合基底11为双抛硅片，晶向为(100)的单晶硅；所述凹槽的深度可以为但不仅限于10μm。

作为示例，所述光学增透膜142可以为但不仅限于多层介质薄膜，优选地，所述光学增透膜142可以为采用蒸发工艺在所述顶层硅层106表面对应位置多次交替沉积二氧化硅与五氧化二钽。

作为示例，所述中心质量块141的四周均与所述半导体基底10具有一定间距，且所述中心质量块141的底部与所述键合基底11的第一表面具有一定间距。

作为示例，所述悬臂梁143至少对称地分布于所述中心质量块141相对的两侧，且一端与所述半导体基底10相连接，另一端与所述中心质量块141相连接。所述悬臂梁143的数量可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述悬臂梁143的数量可以为但不仅限于八个，所述悬臂梁143对称地分布于所述中心质量块141的四周，如图14所示。

作为示例，所述悬臂梁143的形状可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述悬臂梁143为蛇形弯折梁。将所述悬臂梁143设计为蛇形弯折梁，可以最大程度降低驱动电压。

作为示例，所述第一电极12及所述第二电极13可以为金或铝，优选地，所述第一电极12及所述第二电极13采用金属铝作为电极结构。

作为示例，所述基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器还包括光纤准直器，所述光纤准直器包括准直透镜16、输入光纤17及输出光纤18，所述准直透镜16、所述输入光纤17及所述输出光纤18通过光学树脂20(包括密封胶201及粘结胶202)封装在一壳体19内，所述壳体19为以金属封装套管，所述准直透镜16与所述壳体19之间设有准直器金属套管21；所述半导体基,10、所述键合基底11、所述可动质量块结构14、所述光学高反膜15、所述第一电极12及所述第二电极13固定于一金属底座22上之后与所述光纤准直器共同封装在所述壳体19内，且所述光学高反膜15与所述光纤准直器对准。

需要说明的是，图16中位于所述金属底座22上的结构应为实施例一中步骤9)得到的包括所述半导体基,10、所述键合基底11、所述可动质量块结构14、所述光学高反膜15、所述第一电极12及所述第二电极13结构，为了便于显示，图16中仅以所述可动质量块结构14予以示意。

综上所述，本发明提供一种基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器及其制备方法，所述基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法包括以下步骤：1)提供半导体基底，所述半导体基底包括相对的第一表面及第二表面，在所述半导体基底的第一表面形成第一凹槽及第二凹槽，所述第二凹槽位于所述第一凹槽的外侧，并与所述第一凹槽相隔有间距；2)提供键合基底，所述键合基底包括相对的第一表面及第二表面，在所述键合基底的第一表面形成第三凹槽；所述第一凹槽位于所述第三凹槽对应区域内，所述第二凹槽位于所述第三凹槽外侧，且与所述第三凹槽的边缘相隔有间距；3)将所述半导体基底与所述键合基底键合，所述半导体基底的第一表面及所述键合基底的第一表面为键合面，以在所述半导体基底与所述键合基底之间形成由所述第三凹槽构成的空腔结构；4)在所述键合基底内对应于所述第三凹槽的区域形成贯通所述第三凹槽的光纤安装孔，且所述光纤安装孔对应于所述第一凹槽之间的区域；5)在所述半导体基底的第二表面对应于所述光纤安装孔的位置形成光学增透膜；6)依据所述第二凹槽刻蚀所述半导体基底，以形成贯穿所述半导体基底的通孔，所述通孔暴露出所述键合基底的第一表面；7)在所述通孔底部的所述键合基底的第一表面形成第一电极，并在所述半导体基底的第二表面形成第二电极，所述第二电极位于所述通孔与所述第一凹槽之间；8)依据所述第一凹槽刻蚀所述半导体基底，以释放可动质量块结构，所述可动质量块结构包括：中心质量块、位于所述中心质量块上表面的光学增透膜及将所述中心质量块与所述半导体基底相连接的悬臂梁；9)在所述中心质量块的下表面对应于所述光学增透膜的位置形成光学高反膜。本发明的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器通过在键合基底上设置光纤安装孔，可以在降低驱动电压的同时，极大地增加在静电驱动模式下FP光纤滤波器腔长变化与电源选择之间的灵活性；所述基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器可以使用在光通信等场合，具有小型化、低成本、可批量制作及使用范围广等优点。同时，采用MEMS技术制作，有利于器件的批量化生产，降低器件成本。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)提供半导体基底，所述半导体基底包括相对的第一表面及第二表面，在所述半导体基底的第一表面形成第一凹槽及第二凹槽，所述第二凹槽位于所述第一凹槽的外侧，并与所述第一凹槽相隔有间距；

2)提供键合基底，所述键合基底包括相对的第一表面及第二表面，在所述键合基底的第一表面形成第三凹槽；所述第一凹槽位于所述第三凹槽对应区域内，所述第二凹槽位于所述第三凹槽外侧，且与所述第三凹槽的边缘相隔有间距；

3)将所述半导体基底与所述键合基底键合，所述半导体基底的第一表面及所述键合基底的第一表面为键合面，以在所述半导体基底与所述键合基底之间形成由所述第三凹槽构成的空腔结构；

4)在所述键合基底内对应于所述第三凹槽的区域形成贯通所述第三凹槽的光纤安装孔，且所述光纤安装孔对应于所述第一凹槽之间的区域；

5)在所述半导体基底的第二表面对应于所述光纤安装孔的位置形成光学增透膜；

6)依据所述第二凹槽刻蚀所述半导体基底，以形成贯穿所述半导体基底的通孔，所述通孔暴露出所述键合基底的第一表面；

7)在所述通孔底部的所述键合基底的第一表面形成第一电极，并在所述半导体基底的第二表面形成第二电极，所述第二电极位于所述通孔与所述第一凹槽之间；

8)依据所述第一凹槽刻蚀所述半导体基底，以释放可动质量块结构，所述可动质量块结构包括：中心质量块、位于所述中心质量块上表面的光学增透膜及将所述中心质量块与所述半导体基底相连接的悬臂梁；

9)在所述中心质量块的下表面对应于所述光学增透膜的位置形成光学高反膜。

2.根据权利要求1所述的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述第一凹槽的宽度大于所述第二凹槽的宽度。

3.根据权利要求1所述的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述半导体基底为SOI氧化硅片，所述SOI氧化硅片由下至上依次包括衬底氧化层、衬底硅层、中间氧化层、顶层硅层及顶层硅氧化层；所述第一凹槽及所述第二凹槽贯穿所述顶层硅氧化层并延伸至所述顶层硅层内。

4.根据权利要求3所述的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法，其特征在于：步骤4)中，在所述键合基底内对应于所述第三凹槽的区域形成贯通所述第三凹槽的光纤安装孔包括以下步骤：

4-1)将步骤3)得到的结构进行减薄处理，去除所述衬底氧化层及所述衬底硅层；

4-2)采用深反应离子刻蚀工艺在所述键合基底内形成所述光纤安装孔；

4-3)去除所述中间氧化层及位于所述空腔结构上方的所述顶层硅氧化层。

5.根据权利要求1所述的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法，其特征在于：步骤8)中所述悬臂梁至少对称地分布于所述中心质量块相对的两侧，且一端与所述半导体基底相连接，另一端与所述中心质量块相连接。

6.根据权利要求1所述的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法，其特征在于：所述悬臂梁为蛇形弯折梁。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器的制备方法，其特征在于：步骤9)之后还包括：

10)提供光纤准直器，所述光纤准直器包括准直透镜、输入光纤及输出光纤，所述准直透镜、所述输入光纤及所述输出光纤通过光学树脂封装在一壳体内；

11)将步骤9)得到的结构中的所述光学高反膜与所述光纤准直器对准，并将步骤9)得到的结构与所述光纤准直器共同封装在所述壳体内。

8.一种基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器，其特征在于，包括：

半导体基底，包括相对的第一表面及第二表面；所述半导体基底内形成有上下贯通的通孔；所述半导体基底为环形结构；

键合基底，包括相对的第一表面及第二表面，所述键合基底的第一表面形成有凹槽，所述键合衬底内形成有上下贯通所述凹槽的光纤安装孔；所述键合基底键合于所述半导体基底的第一表面，所述半导体基底的第一表面及所述键合基底的第一表面为键合面；

可动质量块结构，包括中心质量块、光学增透膜及悬臂梁；其中，所述中心质量块位于所述半导体基座内侧，且位于所述凹槽的上方，所述中心质量块与所述半导体基底及所述键合基底均相隔有间距；所述光学增透膜位于所述中心质量块上表面对应于所述光纤安装孔的位置处；所述悬臂梁位于所述中心质量块与所述半导体基底之间，一端与所述中心质量块相连接，另一端与所述半导体基底相连接，所述悬臂梁的底部与所述键合基底相隔有间距；

光学高反膜，位于所述中心质量块的下表面对应于所述光学增透膜的位置处；

第一电极，位于所述通孔底部的所述键合基底的第一表面；

第二电极，位于所述半导体基底的第二表面，且位于所述通孔与所述可动质量块结构之间。

9.根据权利要求8所述的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器，其特征在于：所述半导体基底包括顶层硅层及位于所述顶层硅层表面的顶层硅氧化层。

10.根据权利要求8所述的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器，其特征在于：所述悬臂梁至少对称地分布于所述中心质量块相对的两侧。

11.根据权利要求8所述的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器，其特征在于：所述悬臂梁为蛇形弯折梁。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器，其特征在于：还包括光纤准直器，所述光纤准直器包括准直透镜、输入光纤及输出光纤；所述半导体基底、所述键合基底、所述可动质量块结构、所述光学高反膜、所述第一电极及所述第二电极与所述光纤准直器共同封装在一壳体内，且所述光学高反膜与所述光纤准直器对准。