[发明专利]微机械可调法布里‑珀罗干涉仪装置及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种法布里-珀罗干涉仪装置以及生产法布里-珀罗干涉仪装置的方法。更具体而言，本发明涉及采用微机械（MEMS）技术生产的可调法布里-珀罗干涉仪。在独立权利要求的前序部分指明了本发明的技术领域。

背景技术

例如，法布里-珀罗干涉仪用作滤光器并且用于光谱传感器。法布里-珀罗干涉仪基于两个镜，其中，法布里-珀罗腔形成在镜之间的间隙中。通过调节镜之间的距离（即，间隙的宽度），可控制法布里-珀罗干涉仪的通带波长。通常使用微机械技术生产法布里-珀罗干涉仪。例如，在专利文献FI95838中描述了这种方案。

微机械干涉仪通常包括基板以及具有两种不同折射率材料（例如，二氧化硅和硅）的层。干涉仪的镜由这两种材料的交替层构成。通过去除最初形成在两个镜之间的牺牲层，提供活动镜。通过将电压施加至包含在镜结构中的电极，控制活动镜的位置。

微机械生产技术允许批量生产干涉仪。然而，存在着与现有技术的干涉仪元件相关的某些缺点。为了避免由于环境变化造成干涉仪的不稳定，现有技术的法布里-珀罗干涉仪对于干涉仪的封装具有较高的要求。然而，在很多应用中，例如，汽车工业，必须保持较低的元件成本，而提供特殊的封装会造成生产成本上升。也非常难以避免环境温度的变化对于干涉仪温度的影响。结果，在干涉仪的波长响应中发生温度漂移，并且干涉仪的稳定性不够高。

发明内容

本发明的一个目标在于，避免或减少现有技术的缺点。

通过以下技术方案实现本发明的目标，其中，法布里-珀罗干涉仪装置在同一基板上包括电可调干涉仪和参考干涉仪。例如，连同利用可调干涉仪进行的各个测量，测量该参考干涉仪的响应。温度变化的影响对于这两个干涉仪是相似的，因此，参考干涉仪的响应的测量可用于对可调干涉仪的测量结果进行温度补偿。如果仍需要更精确的温度补偿，那么除了通过参考干涉仪进行补偿，还能够使用基于温度测量的补偿。

参考干涉仪覆盖一部分孔径，其中，传播通过干涉仪装置的部分辐射穿过参考干涉仪。优选地，由探测器接收穿过该孔径的所有辐射。在从辐射源中接收并且利用干涉仪进行扫描时，在参考干涉仪的标称波长处可检测到峰值。由于温度变化，峰值的波长漂移，并且根据该漂移，可推导出补偿需求。优选地，为了检测到峰值，参考干涉仪被设计为使其峰值在可调干涉仪操作的正常范围内。也最好将参考干涉仪的峰值波长设计成位于利用可调干涉仪测量的材料的吸收范围之外。这样，该材料不会影响参考干涉仪的功能。

一种法布里-珀罗干涉仪装置，其具有允许辐射传输的孔径，所述装置包括电可调法布里-珀罗干涉仪，该电可调法布里-珀罗干涉仪具有

-基板，

-第一镜结构，在所述基板上，

-第二活动镜结构，其中，所述第一镜结构和第二镜结构包括基本平行的第一镜和第二镜，

-法布里-珀罗腔，位于所述第一镜和第二镜之间，

-电极，用于电气控制所述镜之间的距离，

其特征在于

所述装置在所述基板的相反表面包括至少一个另外的镜结构，用于在所述装置的孔径内形成参考法布里-珀罗干涉仪。

一种用于生产参考法布里-珀罗干涉仪装置的方法，其中

-设置基板，

-在所述基板上设置第一镜结构，

-设置第二活动镜结构，其中，所述第一镜结构和第二镜结构包括基本平行的第一镜和第二镜，

-在所述第一镜和第二镜之间设置法布里-珀罗腔，

-设置电极，用于电气控制所述镜之间的距离，

其特征在于

在所述基板的相反表面设置至少一个另外的镜结构，用于提供参考干涉仪。

在从属权利要求中描述了本发明的某些优选实施方式。

根据本发明的一个实施方式，该装置在所述基板的相反表面包括两个另外的镜结构，即，第三镜结构和第四镜结构，在所述第三和第四镜结构之间具有确定的间隙，其中，所述间隙用作腔，并且所述第三和第四镜结构用作参考法布里-珀罗干涉仪的镜。在另一个实施方式中，所述第三和第四镜之间的间隙包括固体材料。

根据本发明的另一个实施方式，参考法布里-珀罗干涉仪在所述基板的相反表面上包括电可调法布里-珀罗干涉仪的固定镜结构、作为腔的基板、以及一个另外的镜结构。在另一个实施方式中，该基板在所述参考法布里-珀罗干涉仪的区域包括多个阱，其中，该另外的镜结构至少部分位于阱的底部表面。

根据一个实施方式，参考法布里-珀罗干涉仪覆盖所述装置的孔径的边缘区域。