耦合光波和机械波的标靶型MEMS器件，或可应用于高灵敏力学运动传感器
2017-02-02 22:32:23   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

据麦姆斯咨询报道，巴西坎皮纳斯州立大学（University of Campinas）的研究人员开发出了一款新型光机械器件，能够同时约束光波和机械波。

这款CMOS兼容的器件通过传统的光刻技术制得，包括一个位于微型柱体上的硅微盘结构，微盘结构上具有环形机械格栅。由于全内反射，光波像回音廊一样被约束在微盘结构的边缘，而机械波则作为一种边缘态被约束在环状格栅中的声子带隙（当周期性复合材料的周期尺度与声波或弹性波波长在一个数量级时，声波或弹性波在该周期性弹性介质中传播也会形成能带结构，能带之间出现的带隙称为声子带隙）中。

中央基座支撑（蓝色部分）的标靶型光机械微盘（绿色部分）

虚线示意图展示了微盘边缘的机械运动

巴西坎皮纳斯州立大学的研究人员将该研究成果发表在近期的《光学快报》杂志上，标题为《标靶型光机械谐振器内光波和机械波的混合约束》，解释了两种不相关的约束机理是如何满足同时存在的光学和机械带隙，简化了许多材料的设计限制，同时将光学和机械损失降至最低。

这款微型MEMS器件大约24 um宽，能够简便地实现规模量产，它们独特的光机械特性可以使它们成为高灵敏的力学和运动传感器，超越目前的加速度计和陀螺仪的传感能力。

该标靶型MEMS器件的扫描电镜成像，侧视图（a）和俯视图（b）

其辐射状格栅有效的耦合了机械波和光波，意味着可以通过光波的变化探测机械运动。相反的，如果微盘结构是由激光发射材料制成，机械波的细微变化则会改变激光脉冲，整个机械结构此时便可以作为一款光调制器。

下一步，研究人员希望能够将这款光机械微盘和一款集成光波导整合在一个封装内，引导光波的内外传播。