何文苗 张 华 郝永平

（沈阳理工大学，辽宁 沈阳 110159）

0 引言

MEMS光学开光以微机械制造工艺与电子技术为依托,作为一种通断光路的微小器件。由于其微型化、质量轻、损耗低、成本小、集成度高、可靠性好等一系列显著特点,被广泛使用于通讯网络，电子仪器，医疗器械以及军事领域

目前广泛使用的MEMS光学微镜，方向可控性多为二维，虽技术成熟，但其可控方向为平面，大大局限了MEMS光学的使用范围。而目前的3维MEMS光学开关，以金属微工艺为依托，成本较高而无法普及，本文针对传统MEMS光学开关的诸多不足，提出一种以硅加工工艺为依托，同时能实现空间扭转的新型三维MEMS光学开关，通过对此种光学开关物理基础的必要描述，依据动态分析与固有频率分析，对光学开关进行结构优化。

1 基本原理

在微环境下，由于尺度效应，表面力对硅材料微机械的影响远大于体积力。作者所讨论MEMS光学开关采用了如图1所示二轴单镜片结构，微镜由垂直梁支撑，垂直梁又由外围支撑环支撑，而外围支撑环由两水平梁固定，微镜覆盖在中间极板上，极板作为同时作为活动电极，与固定在基底电极构成一对电极板，当在两极板间施加直流偏压时，会在微镜与基底之间及其周围形成静电场。微镜在静电力矩的作用下绕扭转梁向基底电极方向发生转动。通过控制静电力矩的大小来控制微镜的扭转角度，进而达到转换光路的作用，在MEMS设计过程中，以静电驱动方式驱动，能简化结构，降低能耗，缩减成本。……