【技术实现步骤摘要】
基于MEMS可动微平台的光谱检测装置及其加工方法
[0001]本专利技术涉及一种光谱检测装置及其加工方法，属于光谱分析
技术介绍
[0002]色散型微光谱仪通常采用色散光栅或是色散透镜系统实现分光功能。分光元件将入射光谱分离至空间中的不同位置，再通过探测器阵列检测每个位置的光谱响应强度，实现光谱检测的功能。光栅或是透镜体积较大、加工难度较高，且通常需要配合阵列探测器对光谱信号进行检测，因此色散微光谱仪的体积难以进一步缩小且成本居高不下。
[0003]超表面是一种全新概念的分光器件，它是一种二维平面光学结构，可以对入射光的相位、振幅或是偏振特性进行灵活调控，起到替代传统光学元件的功能。利用超表面的色散特性，可以将入射光谱分散到空间中的不同位置，替代传统的分光元件。使用MEMS方案将超表面应用于光谱检测装置之中，可以将阵列探测器替换为单点探测器，是缩小系统体积、降低成本的有效方案。
技术实现思路
[0004]针对现有色散型微光谱仪存在的如下问题：(1)分光元件体积大，加工难度高(2)阵列探测器成...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.MEMS可动微平台的光谱检测装置，其特征在于：包括超表面、MEMS可动微平台、光阑、单点探测器和信号处理系统；超表面、MEMS可动微平台、光阑、单点探测器均位于入射光光轴上；所述超表面用于对入射光进行分光并汇聚，并根据波长不同，在光轴方向上不同位置产生相应焦点；所述MEMS可动微平台用于搭载超表面，并产生沿入射光光轴方向的运动；MEMS可动微平台包含镜面、驱动臂和衬底；镜面所在平面与入射光光轴方向垂直，镜面起到搭载超表面的作用，镜面一侧或两侧搭载超表面；所述MEMS可动微平台的行程大于超表面的色散焦深；所述光阑用于限制单点探测器所能探测的空间范围；光阑孔径大于光谱仪工作波长所对应的衍射极限大小；所述单点探测器用于对出射光进行探测；所述信号处理系统用于分析单点探测器所探测的信号强度，并用于光谱成分分析。2.如权利要求1所述的MEMS可动微平台的光谱检测装置，其特征在于：超表面由特征尺寸小于光谱仪工作波段的微结构构成，微结构材料在光谱仪工作波段内具有较低吸收率；超表面所在平面与入射光光轴方向垂直；所述超表面用于对入射光进行聚焦。3.如权利要求2所述的MEMS可动微平台的光谱检测装置，其特征在于：驱动臂连接镜面与衬底结构，驱动臂用于产生沿光轴方向的形变，从而带动镜面产生沿光轴方向的运动；驱动臂由两层以上具有不同热膨胀系数的材料堆叠而成；驱动臂具有导电性，驱动臂材料可根据内部电流热效应产生相应程度的形变。4.如权利要求3所述的MEMS可动微平台的光谱检测装置，其特征在于：所述超表面、MEMS可动微平台、光阑、单点探测器和信号处理系统全部采用半导体工艺进行加工。5.基于MEMS可动微平台的光谱检测装置的加工方法，用于加工制作如权利要求1或2所述的MEMS可动微平台的光谱检测装置，其特征在于：所述超表面、MEMS可动微平台、光阑、单点探测器和信号处理系统全部采用半导体工艺加工实现，所述半导体工艺包括光刻、镀膜、刻蚀；衬底选用SOI晶圆，包含器件层、埋氧层和衬底层，其中埋氧层厚度1um～5um，器件层厚度5um～50um，底层硅厚度400um～600um，此为第一晶圆；步骤一：在SOI衬底上方沉积一层SiO2薄膜，采用光刻后湿法刻蚀的方法，刻蚀出驱动臂的第一层结构；步骤二：在驱动臂第一层结构上方沉积一层SiO2薄膜作为绝缘层，随后采用liftoff工艺在其上方制备驱动臂的电阻层结构，电阻层的材料为金属；优选的材料为铂或者钨；步骤三：在电阻层上方沉积一层SiO2绝缘层，并在电接触位置刻蚀出通孔，随后沉积一层金属铝，作为驱动臂的第二层结构；步骤四：在驱动臂第二层结构之上沉积一层SiO2层，作为驱动臂的第三层结构；步骤五：采用光刻以及干法刻蚀的方法，在镜面中央位置加工出超表面；步骤六：对晶圆的正面结构进行涂胶保护，将晶圆翻转，通过深硅刻蚀方法去除器件下方衬底与埋氧层，并保留器件层；步骤七：在晶圆正面旋涂或喷涂一层光刻胶，定义出释放区域，使用SF6或XeF2气体将暴露出的器件层硅进行各项同性刻蚀，使得镜面得到释放；由于材料的内应力，镜面将会向设计方向做活塞式抬升，即镜面能够向上方抬升，也能够向下方沉降；定...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁心宇，谢会开，陈超，曹英超，潘腾，杨恒张，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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