光学麦克风及其制作方法技术

本申请实施例提供一种光学麦克风及其制作方法。光学麦克风包括麦克风振膜和光电转换组件，麦克风振膜包括间隔设置的振动薄膜和光栅，振动薄膜上设有进声孔；光电转换组件设置于光栅远离振动薄膜的一侧，光电转换组件包括光源和探测器，光源用于朝向麦克风振膜发射光线，探测器用于接收从麦克风振膜反射回的光线并且将光信号转换为电信号。本申请实施例的光学麦克风及其制作方法，该光学麦克风可以将声信号转换为光信号，再将光信号转换为电信号，从而实现声电转换，并且，该光学麦克风的灵敏度大于100mV/Pa，远超传统麦克风的灵敏度，另外，该光学麦克风的体积较小，便于携带。便于携带。便于携带。

【技术实现步骤摘要】
光学麦克风及其制作方法


[0001]本申请涉及电子
，特别涉及一种光学麦克风及其制作方法。

技术介绍

[0002]麦克风是一种人们日常生活中较为常见的声音信号采集工具，随着麦克风技术的逐步发展，麦克风的应用领域也不断扩大，已经开始承担诸如声学传感、语音识别、声呐探测、超声无损检测等多种新型应用，在民生、科研、医疗、工业、国防等领域都有了不可忽视的作用。
[0003]传统的麦克风包括背板和与背板间隔设置的振膜，振膜在声波的作用下发生振动，通过改变背板与振膜之间的距离产生电压变化，从而实现声电转换。然而，该麦克风存在灵敏度较低的问题，不能满足消费者越来越高的体验要求，因此，有必要提出一种灵敏度更高的新型麦克风。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种光学麦克风及其制作方法，该光学麦克风可以将声信号转换为光信号，再将光信号转换为电信号，从而实现声电转换，并且，该光学麦克风的灵敏度大于100mV/Pa，远超传统麦克风的灵敏度，另外，该光学麦克风的体积较小，便于携带。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种光学麦克风，包括：
[0006]麦克风振膜，所述麦克风振膜包括间隔设置的振动薄膜和光栅，所述振动薄膜上设有进声孔；
[0007]光电转换组件，设置于所述光栅远离所述振动薄膜的一侧，所述光电转换组件包括光源和探测器，所述光源用于朝向所述麦克风振膜发射光线，所述探测器用于接收从所述麦克风振膜反射回的光线并且将光信号转换为电信号。
[0008]第二方面，本申请实施例提供一种光学麦克风的制作方法，包括：
[0009]提供麦克风振膜以及提供光电转换组件，所述麦克风振膜包括间隔设置的振动薄膜和光栅，所述振动薄膜上设有进声孔；所述光电转换组件包括光源和探测器，所述光源用于朝向所述麦克风振膜发射光线，所述探测器用于接收从所述麦克风振膜反射回的光线并且将光信号转换为电信号；
[0010]对所述麦克风振膜和所述光电转换组件进行连接，使所述光电转换组件设置于所述光栅远离所述振动薄膜的一侧，得到光学麦克风。
[0011]本申请实施例提供的光学麦克风在使用时，声波通过振动薄膜的进声孔进入并且使振动薄膜发生振动，从而可以改变振动薄膜与光栅之间的距离，光源发出的光线一部分经光栅衍射后照射于振动薄膜的表面并经振动薄膜反射回探测器，一部分经光栅表面直接反射回探测器，这两部分光线到达探测器时具有一定的光程差和相位差，该光程差和相位差与振动薄膜和光栅之间的距离有关，从而可以根据探测器检测到的光信号的光程差和相位差等相关参数推算出振动薄膜和光栅之间的距离的变化幅度，进而依据振动薄膜和光栅
之间的距离的变化幅度推算出声信号的变化幅度，实现声信号与光信号之间的转换；在性能方面，本申请实施例提供的光学麦克风的灵敏度大于100mV/Pa，远超传统麦克风的灵敏度，并且，该光学麦克风的体积较小，便于携带。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
[0013]图1为本申请实施例提供的光学麦克风的结构示意图。
[0014]图2为本申请实施例提供的麦克风振膜的结构示意图。
[0015]图3为本申请实施例提供的振动薄膜的俯视示意图。
[0016]图4为本申请实施例提供的第一无机层的仰视示意图。
[0017]图5为本申请实施例提供的光电转换组件的部分结构的示意图。
[0018]图6为本申请实施例提供的光电转换组件的俯视示意图。
[0019]图7为本申请实施例提供的光学麦克风的制作方法的流程图。
[0020]图8为本申请实施例提供的在第一衬底上形成第一无机层之后的示意图。
[0021]图9为本申请实施例提供的对第一无机层进行图形化处理之后的示意图。
[0022]图10为本申请实施例提供的在第一无机层上形成第一电极之后的示意图。
[0023]图11为本申请实施例提供的在第一电极和第一衬底上沉积牺牲层之后的示意图。
[0024]图12为本申请实施例提供的对牺牲层进行图形化处理之后的示意图。
[0025]图13为本申请实施例提供的在牺牲层上形成振动薄膜之后的示意图。
[0026]图14为本申请实施例提供的在振动薄膜上形成第二电极之后的示意图。
[0027]图15为本申请实施例提供的对第一衬底进行图形化处理之后的示意图。
[0028]图16为本申请实施例提供的采用蚀刻液对牺牲层进行刻蚀之后的示意图。
[0029]图17为本申请实施例提供的在第二衬底上设置光源之前的示意图。
[0030]图18为本申请实施例提供的在第二衬底上设置光源之后的示意图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0032]请参阅图1，图1为本申请实施例提供的光学麦克风的结构示意图。本申请实施例提供一种光学麦克风100，包括麦克风振膜200和光电转换组件300，麦克风振膜200包括间隔设置的振动薄膜40和光栅225，振动薄膜40上设有进声孔41；光电转换组件300设置于光栅225远离振动薄膜40的一侧，光电转换组件300包括光源320和探测器330，光源320用于朝向麦克风振膜200发射光线，探测器330用于接收从麦克风振膜200反射回的光线并且将光信号转换为电信号。
[0033]本申请实施例提供的光学麦克风100在使用时，声波通过振动薄膜40的进声孔41进入并且使振动薄膜40发生振动，从而可以改变振动薄膜40与光栅225之间的距离，光源
320发出的光线一部分经光栅225衍射后照射于振动薄膜40的表面并经振动薄膜40反射回探测器330，一部分经光栅225表面直接反射回探测器330，这两部分光线到达探测器330时具有一定的光程差和相位差，该光程差和相位差与振动薄膜40和光栅225之间的距离有关，从而可以根据探测器330检测到的光信号的光程差和相位差等相关参数推算出振动薄膜40和光栅225之间的距离的变化幅度，进而依据振动薄膜40和光栅225之间的距离的变化幅度推算出声信号的变化幅度，实现声信号与光信号之间的转换；在性能方面，本申请实施例提供的光学麦克风100的灵敏度大于100mV/Pa，远超传统麦克风的灵敏度，并且，该光学麦克风100的体积较小，便于携带。
[0034]请参阅图1与图2，光栅225背离振动薄膜40的一侧设有第一反射层61，振动薄膜40朝向光栅225的一侧设有第二反射层62。可以理解的是，通过在光栅225背离振动薄膜40一侧设置第一反射层61以及在振动薄膜40朝向光栅225的一侧设置第二反射层62，可以分别提高振动薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学麦克风，其特征在于，包括：麦克风振膜，所述麦克风振膜包括间隔设置的振动薄膜和光栅，所述振动薄膜上设有进声孔；光电转换组件，设置于所述光栅远离所述振动薄膜的一侧，所述光电转换组件包括光源和探测器，所述光源用于朝向所述麦克风振膜发射光线，所述探测器用于接收从所述麦克风振膜反射回的光线并且将光信号转换为电信号。2.根据权利要求1所述的光学麦克风，其特征在于，所述光栅背离所述振动薄膜的一侧设有第一反射层，所述振动薄膜朝向所述光栅的一侧设有第二反射层。3.根据权利要求1所述的光学麦克风，其特征在于，所述麦克风振膜包括依次层叠设置的第一衬底、第一无机层、支撑件以及振动薄膜，所述第一无机层设置于所述第一衬底上，所述支撑件设置于所述第一无机层和所述振动薄膜之间，所述第一无机层包括所述光栅，所述支撑件对应于所述光栅的外围设置。4.根据权利要求3所述的光学麦克风，其特征在于，所述第一无机层包括在所述第一衬底上依次层叠设置的第一氧化硅层和第一氮化硅层，所述光栅位于所述第一氮化硅层上，所述第一氧化硅层上对应于所述光栅的位置形成镂空。5.根据权利要求3所述的光学麦克风，其特征在于，所述振动薄膜上设有朝向所述第一无机层弯曲的弯曲部，所述弯曲部在所述第一衬底上的正投影位于所述支撑件在所述第一衬底上的正投影和所述光栅在所述第一衬底上的正投影之间。6.根据权利要求3所述的光学麦克风，其特征在于，所述第一无机层背离所述第一衬底的一侧设有第一电极层，所述振动薄膜背离所述第一无机层的一侧设有第二电极层。7.根据权利要求6所述的光学麦克风，其特征在于，所述第一电极层的材料和所述第二电极层的材料均包括多晶硅，所述振动薄膜的材料包括氮化硅。8.根据权利要求3所述的光学麦克风，其特征在于，所述振动薄膜上设有进声孔，所述进声孔贯穿所述振动薄膜，所述进声孔在所述第一衬底上的正投影位于所述支撑件在所述第一衬底上的正投影和所述光栅在所述第一衬底上的正投影之间；所述第一无机层上设有透气孔，所述透气孔贯穿所述第一无机层，所述透气孔在所述第一衬底上的正投影位于所述支撑件在所述第一衬底上的正投影和所述光栅在所述第一衬底上的正投影之间。9.根据权利要求1所述的光学麦克风，其特征在于，所述光电转换组件还包括第二衬底，所述光源和所述探测器均设置于所述第二衬底上；所述第二衬底上还设有第一连接件、第二连接件、驱动电路和第一接地电极，所述驱动电路与所述第二连接件电性连接，所述第一接地电极与所述第一连接件电性连接；所述光源具有第一电极和第二电极；所述光源的所述第一电极与所述第一连接件连接，所述光源的所述第二电极通过导线与所述第二连接件连接。10.根据权利要求9所述的光学麦克风，其特征在于，所述第二衬底上设有多个所述探测器，所述第二衬底上还设有多个滤波电路、多个放大电路、差分电路和第二接地电极；多个所述探测器分别连接多个所述滤波电路，多个所述滤波电路分别连接多个所述放大电路，多个所述放大电路均连接至所述差分电路，多个所述探测器均连接至所述第二接地电极。
11.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的光学麦克风，其特征在于，所述光源的出射光线与所述光栅背离所述振动薄膜一侧的表面之间为非垂直关系。12.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的光学麦克风，其特征在于，所述光学麦克风还包括承载件，所述光电转换组件与所述承载件连接，所述麦克风振膜通过粘合胶与所述承载件连接，所述粘合胶对应所述光电转换组件的外围设置。13.一种光学麦克风的制作方法，其特征在于，包括：提供麦克风振膜以及提供光电转换组件，所述麦克风振膜包括间隔设置的振动薄膜和光栅，所述振动薄膜上设有进声孔；所述光电转换组件包括光源和探测器，所述光源用于朝向所述麦克风振膜发射光线，所述探测器用于接收从所述麦克风振膜反射回的光线并且将光信号转换为电信号；对所述麦克风振膜和所述光电转换组件进行连接，使所述光电转换组件设置于所述光栅远离所述振动薄膜的一侧，得到光学麦克风。14.根据权利要求13所述的光学麦克风的制作方法，其特征在于，所述提供麦克风振膜包括：提供第一衬底，在所述第一衬底上形成第一无机层，对所述第一无机层进行图形化处理，形成光栅图案；在所述第一无机层上形成第一电极层；在所述第一电极层和所述第一衬底上沉积牺牲层，并对所述牺牲层进行图形化处理，在所述牺牲层上形成填充部、支撑部以及位于所述支撑部与所述填充部之间的沟槽，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘汶，章志强，陈嘉伟，苏杰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：