具有机械元件和用于驱动和/或检测该元件的移动的光滤波器的光学机械装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术的装置包括：支撑件(30)，在所述支撑件上有：机械元件(34)的阵列(32)，所述机械元件锚定至所述支撑件并能够相对于所述支撑件移动，以及驱动和/或检测装置，所述驱动和/或检测装置用于驱动所述元件和/或检测所述元件的移动或所述移动的频率变化。根据本发明专利技术，所述驱动和/或检测装置包括光滤波器(42)的阵列。每个滤波器在特定波长处谐振，并耦合至所述元件(34)中的一个。所述驱动和/或检测装置在所述元件与所述支撑件之间定位在所有或一些的所述元件的附近。所述光滤波器相对于所述支撑件固定，并且所述机械元件和所述光滤波器是叠置的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学机械装置，该光学机械装置包括机械元件的阵列和用于驱动和/或检测机械元件的移动的装置。本专利技术通过呈三维形态的光学机械耦合来特别地应用于MEMS或NEMS阵列的移动的驱动和检测。值得注意的是，MEMS是微机电系统，NEMS是纳米机电系统。更一般地说，本专利技术应用于所有类型的传感器(物理、化学或生物传感器)，特别是质量传感器和气体传感器。
技术介绍
从以下文献已知具有谐振梁的装置：S.Hentz的专利技术WO2012/034949，S.Hentz等人的专利技术WO2012/034951，S.Hentz的专利技术WO2012/034990。MEMS和NEMS通常用作惯性传感器。在该方面，可以参考下面的文献：N.Yazdi等人.(1998).微机械惯性传感器(MicromachinedInertialSensors),86(8)。它们也用作质量传感器(例如，用于气体)。在该方面，可以参考下面的文献：P.S.Waggoner等人.(2007).用于环境、化学及生物检测的微纳机械传感器(Micro-andnanomechanicalsensorsforenvironmental,chemical,andbiologicaldetection).Labonachip,7(10),1238-55。诸如红外流量测量或质量测量的新应用需要使用多个MEMS或NEMS传感器(特别是由于捕获或冗余表面的增加)。在这方面，可以参考下面的文献:L.Duraffourg等人的专利技术，US2013/0170517,具有频率检测的辐射热测定器(Bolometerhavingfrequencydetection)。I.Bargatin等人.(2012).用于气体感应应用的纳米机电系统的大尺度集成(Large-scaleintegrationofnanoelectromechanicalsystemsforgassensingapplications).Nanoletters,12(3),1269-74。M.S.Hanay等人.(2012).单蛋白质纳米机械质量团的实时光谱测定法(Single-proteinnanomechanicalmassspectrometryinrealtime).NatureNanotechnology,7(9),602-608。现今，M/NEMS阵列主要被电力地寻址、读取和驱动。与这些成像器接近的读取电路例如已被提出-参见下面的文献：B.Mesgarzadeh等人.(2009).用于低成本非冷却FPA红外网络相机的0.35μmCMOS中的低噪读出回路(Alow-noisereadoutcircuitin0.35-μmCMOSforlow-costuncooledFPAinfrarednetworkcamera).ProceedingsofSPIE,7298,72982F-72982F-8。三维解决方案也已被提出-参见下面的文献：T.Ernst等人的专利技术WO2011/154363。T.Sakurai(2008).通过三维堆叠解决集成电路的问题--遇见时代的力量、完整攻击和NRE爆发以及关于未来的一点遐想(Solvingissuesofintegratedcircuitsby3D-stackingMeetingwiththeeraofpower,integrityattackersandNREexplosionandabitoffuture).ESSCIRC2008–34thEuropeanSolid-StateCircuitsConference,10-16。当阵列的尺寸变得非常大时，从系统视角(例如，复杂的读取模式以便能够寻址许多像素而不会过分劣化传感器的检测性能)和技术视角(例如互连的密度)来看，寻址和读取策略变得非常复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述缺陷。为此，根据本专利技术的一个方面，使用用于对诸如MEMS或NEMS的机械元件的阵列进行驱动和检测的新的结构，所述结构结合至少一个光子回路。具体地，本专利技术涉及一种光学机械装置，所述光学机械装置包括：-支撑件，在该支撑件上有：-机械元件的阵列，所述机械元件锚定至所述支撑件并能够相对于所述支撑件移动，以及-驱动和/或检测装置，所述驱动和/或检测装置用于驱动所述机械元件和/或检测所述机械元件的移动或所述移动的频率变化，所述光学机械装置的特征在于，所述驱动和/或检测装置包括光子回路，所述光子回路包含光滤波器的阵列，所述光滤波器的数量小于或等于所述机械元件的数量，每个光滤波器在特定波长处谐振，并光耦合至所述机械元件中的一个以彼此独立地驱动所述机械元件和/或检测所述元件的移动或所述移动的频率变化，所述驱动和/或检测装置在所述机械元件与所述支撑件之间定位在所有或一些的所述机械元件的附近，其中，所述光滤波器相对于所述支撑件固定，并且其中，所述机械元件和所述光滤波器是叠置的。使用用于每个光滤波器的特定波长能够执行所述机械元件的寻址。因此，化学元件在所述阵列中的每个位置具有相应的给定波长。本专利技术覆盖的装置的结构是三维型的。根据本专利技术的光学机械装置的优选实施例，每个机械元件具有锚定至所述支撑件的至少两个端部。根据本专利技术的优选实施例，所述驱动和/或检测装置在所述机械元件与所述支撑之间定位在所有或一些的所述机械元件的下方或上方。根据本专利技术覆盖的光学机械装置的一个特定实施例，所述光滤波器是光学谐振器。这些光学谐振器可以从环形光学谐振器、圆盘状光学谐振器和光子晶体当中选择。根据本专利技术的一个特定实施例，所述光子回路进一步包括至少一个光波导，所述至少一个光波导从所述光学谐振器的一边延伸到另一边并置于距所述光学谐振器的足够小的距离处以允许它们之间的光学相互作用。优选地，所述距离包含在从10nm到1μm的间隔内。根据本专利技术的一个特定实施例，所述驱动和/或检测装置包括用于所述机械元件的电驱动的装置。所述机械元件可以是悬挂元件，该悬挂元件可以被驱动或可能不被驱动。这些元件可以是谐振的。它们可以从悬臂、双嵌入式梁、板或圆盘当中选择。梁的截面可以是可变的(沿着所考虑的梁，可变的宽度或甚至可变的厚度)。根据本专利技术覆盖的光学机械装置的一个特定实施例，每个机械元件包括垂直于所述支撑件并具有第一端部和第二端部的大致直线式的梁，所述第一端部锚定至所述支撑件。将所述梁附接至其支撑件有许多可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学机械装置，包括：支撑件(30，150)，在所述支撑件(30，150)上有：机械元件(13，34)的阵列(32)，所述机械元件(13，34)锚定至所述支撑件并能够相对于所述支撑件移动，以及驱动和/或检测装置(40)，所述驱动和/或检测装置(40)用于驱动所述机械元件(13，34)和/或检测所述机械元件的移动或所述移动的频率变化，所述光学机械装置的特征在于，所述驱动和/或检测装置(40)包括光子回路，所述光子回路包含光滤波器(18，42，50)的阵列，所述光滤波器(18，42，50)的数量小于或等于所述机械元件(13，34)的数量，每个光滤波器在特定波长处谐振，并光耦合至所述机械元件中的一个以彼此独立地驱动所述机械元件和/或检测所述元件(13，34)的移动或所述移动的频率变化，所述驱动和/或检测装置(40)在所述机械元件(13，34)与所述支撑件(30，150)之间定位在所有或一些的所述机械元件(13，34)的附近，其中，所述光滤波器相对于所述支撑件固定，并且其中，所述机械元件(13，34)和所述光滤波器(18，42)是叠置的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.22 IB PCT/IB2013/0031581.一种光学机械装置，包括：
支撑件(30，150)，在所述支撑件(30，150)上有：
机械元件(13，34)的阵列(32)，所述机械元件(13，34)锚定至所
述支撑件并能够相对于所述支撑件移动，以及
驱动和/或检测装置(40)，所述驱动和/或检测装置(40)用于驱动所
述机械元件(13，34)和/或检测所述机械元件的移动或所述移动的频率变
化，
所述光学机械装置的特征在于，所述驱动和/或检测装置(40)包括光子回
路，所述光子回路包含光滤波器(18，42，50)的阵列，所述光滤波器(18，
42，50)的数量小于或等于所述机械元件(13，34)的数量，每个光滤波器在
特定波长处谐振，并光耦合至所述机械元件中的一个以彼此独立地驱动所述机
械元件和/或检测所述元件(13，34)的移动或所述移动的频率变化，所述驱动
和/或检测装置(40)在所述机械元件(13，34)与所述支撑件(30，150)之
间定位在所有或一些的所述机械元件(13，34)的附近，其中，所述光滤波器
相对于所述支撑件固定，并且其中，所述机械元件(13，34)和所述光滤波器
(18，42)是叠置的。
2.根据权利要求1所述的光学机械装置，其中，每个机械元件具有锚定至
所述支撑件的至少两个端部。
3.根据权利要求1或2所述的光学机械装置，其中，所述驱动和/或检测
装置(40)在所述机械元件(13，34)与所述支撑件(30,150)之间定位在所
有或一些...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦特·杜拉福格，塞巴斯蒂安·海恩茨，迈克尔·L·洛克斯，
申请(专利权)人：原子能和替代能源委员会，加利福尼亚技术学院，
类型：发明
国别省市：法国;FR