基于MEMS技術的角度可調諧光濾波器研究.pdf

1、可調諧光濾波器是現代光通信系統(tǒng)和傳感器網絡中的關鍵器件。研究和開發(fā)成本低、體積小、響應快、調諧范圍寬以及偏振不敏感的可調諧光濾波器成為迫切需要。本文提出了一種基于MEMS(Micro-electroMechanicalSystem，微機電系統(tǒng))工藝技術的新型結構的角度調諧光濾波器。該器件結構簡單、易于制備、響應速度快、偏振相關損耗低且波長可在較大范圍內連續(xù)可調，具有一定的實用價值。 文中采用技術成熟的多層介質膜濾波片進行濾波，并

2、利用電磁驅動的微機械轉動結構實現角度調諧。論文內容主要包括器件原理分析與總體結構設計，轉動結構設計和器件制備與測試三部分： (1)器件原理分析與總體結構設計。首先對濾波片在斜入射條件下的偏振效應進行了分析，提出了采用雙折射晶體與半波片組合將入射光在濾波前分為兩束并轉換為同一偏振態(tài)，濾波后還原偏振態(tài)再合束的方法，有效地消除了偏振的影響；其次，針對正入射附近角度調諧靈敏度較低的缺點，提出將濾波片工作角度預偏置的方法來提高靈敏度，從而

3、降低了調諧范圍對轉動角度的要求；最后，對斜入射條件下的光束移位效應進行了分析，提出了采用新穎的空頻域迭代法來計算透射光斑隨角度增大時的展寬情況。 (2)轉動結構的設計?；陔姶鸥袘?，本文提出一種帶有組尼線圈的電磁驅動平臺結構，有效地提高了微機械角度調節(jié)裝置的響應速度。轉動平臺上下兩表面同時電鍍金屬線圈，上表面線圈起驅動作用，下表面線圈起阻尼作用。通過建立結構的力學模型，結合靜態(tài)與動態(tài)的受力運動分析，確定了最佳的結構參數。

4、 (3)器件制各與測試。文中給出了轉動結構的完整制作工藝流程，重點介紹了犧牲層，電鍍以及深度離子反應腐蝕工藝，確定了相應的工藝參數，得到了轉動平臺芯片。通過將轉動平臺與濾波片，雙折射晶體、半波片和永磁體進行組裝，最后完成了角度可調諧濾波器的制備。本文選用中心波長為1610nm的介質膜干涉濾波片，當預偏置角度取25°時得到了以下初步測試結果：在±5°內，波長調諧范圍可達到40nm(1532nm～1572nm)，插入損耗＜5dB，3dB