一种基于MEMS机制的可调滤波器的制作方法

本实用新型涉及光纤通信技术领域，尤其是一种基于介质膜滤波原理的基于MEMS机制的可调滤波器。

背景技术：

当前，可调滤波器（TOF）因为其可以改变其透射波长的位置可以广泛应用于光纤通信、光纤传感、光谱分析等领域。不同的可调滤波器的物理原理大体类似，一般是通过光的衍射和干涉形成一个滤波带，然后通过一些物理参数的改变来调谐这些滤波带，比较有代表性的可调滤波器有基于体衍射光栅原理的，基于布拉格光栅原理的和基于F-P腔滤波原理的。然而，这些可调滤波器普遍存在体积比较大、结构较为复杂，调谐时间比较长（大约需要2s）,响应速度比较慢的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是要解决现有的可调滤波器存在体积比较大、结构较为复杂，调谐时间比较长,而响应速度比较慢的问题，为此提供一种基于MEMS机制的可调滤波器。

本实用新型的具体方案是：一种基于MEMS机制的可调滤波器，具有密封的盒体，盒体设有两个垂直连接的侧壁A、侧壁B和一个倾斜布置的侧壁C，侧壁C与侧壁A、B均互呈锐角布置；在侧壁A上设有光源入口，在侧壁B上装有光电转换器，并在光电转换器的光源输入端装有球形透镜；在侧壁C上设有MEMS反射镜，MEMS反射镜由MEMS微电机驱动进行左右转向，在MEMS反射镜上镀有反射膜；在盒体内装设有零膨胀玻璃块，零膨胀玻璃块上装有滤光片，滤光片的正、反面依次与MEMS反射镜、球形透镜相对应，并在滤光片的正、反面对应镀有反射膜和增透膜。

本实用新型中所述滤光片与竖直平面所呈夹角α的大小为8°～15°。

本实用新型中所述滤光片与竖直平面所呈夹角α的大小为11°。

本实用新型中所述MEMS微电机和光电转换器集成在同一块电路板上，并在电路板上配设有用于为MEMS微电机提供工作电源的MEMS电极，MEMS电极伸出盒体外部。

本实用新型中所述MEMS反射镜左右转向的角度范围为±1°，MEMS微电机对MEMS反射镜进行角度调整的精度为0.001°；所述滤光片的厚度为1.0～1.5mm。

本实用新型中所述盒体采用可伐合金制成，并且盒体上侧壁C与侧壁A、B均呈45°夹角布置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型体积小、结构紧凑、耦合方便，通过采用MEMS驱动介质膜滤波中入射角的改变，实现了精准地输出波长控制与多波长的扩展，并且调谐速度快，调谐时间可达到20ms，响应速度得到大大提高。

附图说明

图1是本实用新型的俯视结构示意图；

图2是本实用新型中入射光在通过滤光片后发生反射与折射的示意图。

图中：1—盒体，2—侧壁A，3—侧壁B，4—侧壁C，5—光电转换器，6—球形透镜，7—MEMS微电机，8—MEMS反射镜，9—零膨胀玻璃块，10—滤光片，11—MEMS电极，12—光源入口。

具体实施方式

参见图1，一种基于MEMS机制的可调滤波器，具有密封的盒体1，盒体1设有两个垂直连接的侧壁A2、侧壁B3和一个倾斜布置的侧壁C4，侧壁C4与侧壁A2、侧壁B3均互呈锐角布置；在侧壁A2上设有光源入口12，在侧壁B3上装有光电转换器5，并在光电转换器5的光源输入端装有球形透镜6；在侧壁C4上设有MEMS反射镜8，MEMS反射镜8由MEMS微电机7驱动进行左右转向，在MEMS反射镜8上镀有反射膜；在盒体1内装设有零膨胀玻璃块9，零膨胀玻璃块9上装有滤光片10，滤光片10的正、反面依次与MEMS反射镜8、球形透镜6相对应，并在滤光片10的正、反面对应镀有反射膜和增透膜。

进一步的，本实施例中所述滤光片10与竖直平面所呈夹角α的大小为8°～15°。

进一步的，本实施例中所述滤光片10与竖直平面所呈夹角α的大小为11°。

进一步的，本实施例中所述MEMS微电机7和光电转换器5集成在同一块电路板上，并在电路板上配设有用于为MEMS微电机7提供工作电源的MEMS电极11，MEMS电极11伸出盒体1外部。

进一步的，本实施例中所述MEMS反射镜8左右转向的角度范围为±1°，MEMS微电机7对MEMS反射镜8进行角度调整的精度为0.001°；所述滤光片10的厚度为1.0～1.5mm。

进一步的，本实施例中所述盒体1采用可伐合金制成，并且盒体1上侧壁C4与侧壁A2、侧壁B3均呈45°夹角布置。

本实用新型的工作原理如下：

参见图1，入射光从光源入口进入盒体内，在经过MEMS反射镜的发射后，照射至滤光片的正面，入射光中一部分波长的光在滤光片正面的反射膜上直接反射出去，只有特定波长的光通过滤光片折射出去并入射至球形透镜，该入射光在经过球形透镜的汇聚后，输送至光电转换器，由光电转换器5将光信号转换为电信号，以便处理器继续处理。

根据滤光片的原理，在入射光的入射角变大时，从滤光片透射的光的波长会向短波漂移；在入射光的入射角变小的时候，从滤光片透射的光的波长会向长波漂移。参见图2，当MEMS反射镜与滤光片之间形成的入射光A以θ1的入射角度从滤光片的正面入射时，设定该入射光包含有λ1、λ2、λ3、λ4这四个波长的光，并且λ1＞λ2＞λ3＞λ4，波长为λ2、λ3、λ4会直接在滤光片正面上的反射膜上发生反射，从而被隔离，只有特定波长为λ1的光被介质膜透过，从滤光片的增透膜一侧射出；当入射光B在滤光片上的入射角度改变为θ2（θ2＞θ1）时，波长为λ2的光从滤光片的增透膜一侧射出，部分波长λ1、λ3、λ4的光被隔离。在此应当指出的是，由于滤光片的厚度非常小，只有1.0～1.5mm，在图2中直接绘制光线经过滤光片进行折射的示意图。

由上可知，只要精确地控制滤波器中入射光的入射角度即可达到精确控制实际所需的特定波长的光的输出。为了达到精确调节入射角度，我们使用了一个调节精度为0.001°的MEMS反射镜。

与此同时，需要保证MEMS反射镜和滤光片的平行度和稳定性，并且为了保证滤光片不会根据温度变化而改变位置，选择厚度严格一致的零膨胀玻璃块作为底座以支撑起滤光片，从而使得整个滤波器结构稳定，不易受环境温度变化的影响。