MEMS封装光学相控阵芯片的制作方法

本发明涉及一种mems封装光学相控阵芯片，属于三维扫描成像。

背景技术：

1、激光雷达作为人类视觉感知环境信息的重要方式，经过长期发展，技术已相对成熟并被广泛应用。常见的固态激光雷达技术有：微机电系统(mems)、面阵闪光(flash)技术和光学相控阵(opa)技术等，其中光学相控阵技术在基于光波相控阵扫描理论和新型光束指向技术，具有无惯性期间，结构稳定，方向可控等特点。

2、现有技术中，集成光波导型opa通常采用热光相位调制方法实现水平方向光束扫描，芯片结构复杂、工艺繁琐、功耗很高。在mems封装的芯片中，偏折光的结构采用硅材料制成，其折射率是固定的，光线通过偏折光的结构后的偏折范围小，导致视场范围小，为了增加视场范围，通常在偏折光的结构周围集成一些电子元件，通过改变电子元件两端的电压来改变偏折光的结构周围的电场强度，进而可以使偏折光的结构的折射率发生改变，以增大通过偏折光的结构射出的光线的射出角度，达到增大激光雷达视场范围的目的。但是由于硅材料对电场的敏感系数随着电压的变化受到限制，即由硅材料制成的偏折光的结构内的介质的折射率变化幅度有限，光线的偏折角度范围依旧会受到限制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种结构简单，且不受硅材料电场敏感系数限制的可增加光线偏折角度的mems封装光学相控阵芯片。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种mems封装光学相控阵芯片，包括：

4、扩束阵列，用于改变入射光的传播路径，所述扩束阵列包括绝缘层以及呈阵列分布在所述绝缘层上的若干通孔；

5、两层导光层，相对设置在所述扩束阵列的两侧，两层所述导光层分别位于若干所述通孔的两端，以与若干所述通孔配合形成若干封闭的容纳腔，每个所述容纳腔内填充有碱金属气体；以及

6、折射率调节机构，用于改变所述碱金属气体的折射率，所述折射率调节机构包括控制电路和与所述控制电路连接的若干磁场发生单元，若干所述磁场发生单元与若干所述通孔呈一对一设置。

7、进一步地，所述磁场发生单元包括与所述控制电路连接的第一环状线圈和第二环状线圈，所述第一环状线圈、所述第二环状线圈分别设置在对应通孔的两端。

8、进一步地，所述第一环状线圈、所述第二环状线圈分别嵌设在两层所述导光层内；

9、或者，所述第一环状线圈、所述第二环状线圈分别嵌设在所述绝缘层的两侧端面内；

10、或者，所述第一环状线圈、所述第二环状线圈之一嵌设在一层所述导光层内，另一嵌设在所述绝缘层与另一导光层临近的一侧端面内。

11、进一步地，若干所述第一线圈的阳极和若干所述第二线圈的阳极分别连接至所述控制电路，若干所述第一线圈的阴极和若干所述第二线圈的阴极连接后连接至所述控制电路。

12、进一步地，所述控制电路包括电源模块、与所述电源模块连接的开关组和电流控制模块、以及与所述开关组连接的ttl控制模块，所述开关组包括与所述磁场发生单元呈一对一设置的若干电流开关，所述磁场发生单元通过对应电流开关连接至所述电源模块。

13、进一步地，若干所述通孔于所述绝缘层上均匀排布，于x方向和y方向上，相邻两个所述通孔的距离相等。

14、进一步地，所述通孔的横截面呈圆形或者多边形。

15、进一步地，所述mems封装光学相控阵芯片具有绝缘封装壳，所述导光层、所述扩束阵列和所述折射率调节机构集成在所述绝缘封装壳内。

16、进一步地，所述导光层、所述绝缘封装壳采用透明材料制成。

17、进一步地，所述mems封装光学相控阵芯片还包括屏蔽组件，所述屏蔽组件包括相对设置在所述绝缘封装壳内的两个屏蔽件；

18、所述屏蔽件沿所述通孔的轴线方向布置，所述导光层和所述扩束阵列布置在两个所述屏蔽件之间，两个所述屏蔽件中的至少一个与所述绝缘封装壳之间具有间隙，所述控制电路布置在所述间隙内。

19、本发明的有益效果在于：本申请的mems封装光学相控阵芯片通过在通孔与导光层配合形成的封闭的容纳腔内填充碱金属气体，并设有可产生磁场的折射率调节机构，以改变碱金属气体折射率，进而增加出射光的偏折角度，与现有技术中，通过电压改变硅材料的折射率相比，不受硅材料对电场的敏感系数的限制，使得出射光的偏折角度更大，继而增大激光雷达视场范围，同时，仅通过在容纳腔内填充碱金属气体，与磁场发生机构配合即可实现增加出射光的偏折角度的目的，与现有技术中采用热光相位调制方法的芯片相比，结构更加简单。

20、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种mems封装光学相控阵芯片，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的mems封装光学相控阵芯片，其特征在于，所述磁场发生单元包括与所述控制电路连接的第一环状线圈和第二环状线圈，所述第一环状线圈、所述第二环状线圈分别设置在对应通孔的两端。

3.如权利要求2所述的mems封装光学相控阵芯片，其特征在于，所述第一环状线圈、所述第二环状线圈分别嵌设在两层所述导光层内；

4.如权利要求3所述的mems封装光学相控阵芯片，其特征在于，若干所述第一线圈的阳极和若干所述第二线圈的阳极分别连接至所述控制电路，若干所述第一线圈的阴极和若干所述第二线圈的阴极连接后连接至所述控制电路。

5.如权利要求4所述的mems封装光学相控阵芯片，其特征在于，所述控制电路包括电源模块、与所述电源模块连接的开关组和电流控制模块、以及与所述开关组连接的ttl控制模块，所述开关组包括与所述磁场发生单元呈一对一设置的若干电流开关，所述磁场发生单元通过对应电流开关连接至所述电源模块。

6.如权利要求1所述的mems封装光学相控阵芯片，其特征在于，若干所述通孔于所述绝缘层上均匀排布，于x方向和y方向上，相邻两个所述通孔的距离相等。

7.如权利要求6所述的mems封装光学相控阵芯片，其特征在于，所述通孔的横截面呈圆形或者多边形。

8.如权利要求1所述的mems封装光学相控阵芯片，其特征在于，所述mems封装光学相控阵芯片具有绝缘封装壳，所述导光层、所述扩束阵列和所述折射率调节机构集成在所述绝缘封装壳内。

9.如权利要求8所述的mems封装光学相控阵芯片，其特征在于，所述导光层、所述绝缘封装壳采用透明材料制成。

10.如权利要求8所述的mems封装光学相控阵芯片，其特征在于，所述mems封装光学相控阵芯片还包括屏蔽组件，所述屏蔽组件包括相对设置在所述绝缘封装壳内的两个屏蔽件；

技术总结本申请涉及一种MEMS封装光学相控阵芯片，包括扩束阵列，用于改变入射光的传播路径，扩束阵列包括绝缘层以及呈阵列分布在绝缘层上的若干通孔；两层导光层，相对设置在扩束阵列的两侧，两层导光层分别位于若干通孔的两端，以与若干通孔配合形成若干封闭的容纳腔，每个容纳腔内填充有碱金属气体；折射率调节机构，用于改变碱金属气体的折射率，折射率调节机构包括控制电路和与控制电路连接的若干磁场发生单元，若干磁场发生单元与若干通孔呈一对一设置。本申请的MEMS封装光学相控阵芯片使出射光的偏折角度不受硅材料对电场的敏感系数的限制，使得出射光的偏折角度更大，以增大激光雷达视场范围，且结构更加简单。技术研发人员：许志超,冯军莉受保护的技术使用者：中恩光电科技（苏州）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13