Accessible Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag September 25, 2009

Mikromechanisches durchstimmbares Fabry–Perot-Filter für die IR-Gasanalytik (Micromechanical Tunable Fabry–Perot Filter for IR Gas Analysis)

Micromechanical Tunable Fabry–Perot Filter for IR Gas Analysis
Norbert Neumann, Matthias Heinze, Hans-Jürgen Stegbauer, Karla Hiller and Steffen Kurth
From the journal tm - Technisches Messen

Abstract

Vorgestellt wird ein kompaktes, durchstimmbares Infrarotfilter, welches als Fabry–Perot-Interferometer (FPI) in 1. Ordnung für den Spektralbereich (3...5) μm ausgebildet ist. Das Filter ist mikromechanisch aus doppelseitig polierten, 300 μm dicken Si-Wafern gefertigt. Die Si-Wafer werden nasschemisch strukturiert und durch Waferbonden gefügt. Als Resonatorspiegel wurden Bragg-Reflektoren gewählt, die aus alternierenden λ/4-Schichten aus SiO2 und Poly-Si aufgebaut sind. Der bewegliche Spiegelträger besteht aus zwei Teilen, um ein Festkörpergelenk aus zwei parallelen Federn zu bilden. Elektrostatische Antriebe lenken den beweglichen Spiegel aus seiner Ruhelage aus und verkleinern den Luftspalt. Durchstimmbare Filter für den Bereich von (4,5...3,0) μm mit einer spektralen Bandbreite von (50...60) nm wurden erfolgreich getestet.

Abstract

This contribution deals with design, fabrication and test of a micro-machined first order Fabry–Perot interferometer (FPI) intended for use as a tunable infrared (IR) filter in the (3–5) μm band. The technical approach minimizes mirror curvature by using 300 μm thick silicon (Si) mirror carriers for the coplanar fixed and movable mirrors of the FPI. Dielectric quarter-wave reflectance stacks consisting of alternating layers of silicon dioxide (SiO2) and polycrystalline silicon are used as mirrors. The moveable mirror consists of two parts to form a parallel spring suspension which provides the necessary vertical movement and minimizes any tilting of the movable mirror carrier. The cavity spacing is electrostatically driven and controlled. Tunable filters with a centre wavelength (CWL) of (4.5...3.0) μm and a spectral bandwith (FWHM) of about 60 nm were tested and showed a peak transmittance of about 50%.

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Published Online: 2009-09-25
Published in Print: 2005-01-01

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