MEMS交叉梳齿光栅设计和优化

作     者：张恒 姚军 庄须叶 陶逢刚 汪为民 Zhang Heng;Yao Jun;Zhuang Xuye;Tao Fenggang;Wang Weimin

作者机构：中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室成都610209 中国科学院研究生院北京100049 

出 版 物：《微纳电子技术》 (Micronanoelectronic Technology)

年 卷 期：2011年第48卷第12期

页      面：787-791页

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(60978051) 四川省青年科学基金项目(2011JQ0047) 西部之光博士资助项目(A11K011) 

主　　题：MEMS交叉梳齿光栅 光学传感特性 位移 优化 传感灵敏度 

摘      要：采用MEMS技术设计和制造了一种由梳齿驱动器驱动的新型交叉梳齿光栅,同时优化了该光栅的驱动器结构,着重分析了优化驱动器结构对光栅机械特性和光学传感特性的影响,优化后的光栅相对于未优化时具有更大的位移、更好的光学传感特性。基于PolyMUMPs工艺制作了梳齿驱动器驱动交叉梳齿光栅,并逐步分析了该光栅的加工步骤。结合有限元分析软件,对该MEMS光栅的机械特性进行了分析。分析结果表明,在85V下,该光栅驱动器的位移为2.7μm,而实际测量的位移为2.1μm。通过对该光栅驱动器结构进行优化,得到在同等电压下优化后的光栅驱动器位移较未优化时有显著提高,在85V时,优化后的MEMS光栅驱动器的位移为4.3μm。根据傅里叶光学理论计算得到,该光栅的传感灵敏度与驱动器位移成正比,经过计算得到优化后MEMS光栅的光学传感曲线更加陡峭,具有更好的传感特性。