一种消散斑纳米光学MEMS芯片的制作方法

本实用新型涉及光学技术领域，尤其是一种消散斑纳米光学mems芯片。

背景技术：

散斑是由激光高相干性产生的一种特征，它降低了感光像质，给激光应用带来了不利影响。在激光投影、激光光路、激光显示等领域，散斑现象是一个常见问题。

目前常采用消散斑调制技术路线来降低激光的相干性，据此，现有的消散斑方案可分为降低激光空间相干性的静态散斑抑制方案与降低时间相干性的动态散斑抑制方案。其中，静态散斑抑制方案有多波长叠加、多散射片级联等方式，多波长叠加对激光显示的颜色管理带来新问题，多散射片级联仅涉及空间相干性，效果有限，增加光路复杂性且降低光效。动态散斑抑制方案主要通过微型电控马达等机械可动结构带动随机相位板或散射片，但机械可动结构对系统的可靠性带来挑战。

技术实现要素：

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种消散斑纳米光学mems芯片，该消散斑纳米光学mems芯片包括基底、金属电极、转轴以及纳米反射结构，金属电极制作在基底上，纳米反射结构的外侧通过转轴连接至基底的内侧，纳米反射结构的反射面包括呈随机分布的若干种不同相位的纳米单元。

其进一步的技术方案为，消散斑纳米光学mems芯片包括一根转轴，纳米反射结构的外侧直接通过转轴连接基底的内侧，消散斑纳米光学mems芯片形成一维扫描mems芯片。

其进一步的技术方案为，消散斑纳米光学mems芯片包括两根转轴，还包括框架，纳米反射结构的外侧通过一根转轴连接框架的内侧，框架的外侧通过另一根转轴连接基底的内侧，两根转轴垂直设置，消散斑纳米光学mems芯片形成二维扫描mems芯片。

其进一步的技术方案为，消散斑纳米光学mems芯片通过纳米反射结构的反射面反射的光线直接出射；或者，消散斑纳米光学mems芯片通过纳米反射结构的反射面反射的光线经过准直系统后出射。

其进一步的技术方案为，消散斑纳米光学mems芯片的工作波段为可见光波段或者近红外波段，纳米单元的特征尺寸小于消散斑纳米光学mems芯片的工作波段。

其进一步的技术方案为，各个纳米单元的特征尺寸对应的相位在0～2π范围内。

其进一步的技术方案为，纳米反射结构采用镜面银或抛光氧化镜面铝或金制成。

其进一步的技术方案为，纳米反射结构包括呈随机分布的k种不同相位的纳米单元，k≥8。

其进一步的技术方案为，纳米反射结构由凸起的柱状结构的纳米单元构成或者纳米反射结构上开设有孔状结构的纳米单元，纳米单元的轮廓形状为圆形、矩形或椭圆形。

本实用新型的有益技术效果是：

本技术：
公开了一种消散斑纳米光学mems芯片，该芯片中采用一种特殊结构的纳米反射结构代替常规的反射镜面，纳米反射结构的反射面包括呈随机分布的若干种不同相位的纳米单元，纳米反射结构可以降低激光的空间相干性，动态的mems芯片降低激光时间相干性，该mems芯片可以有效地降低激光相干性从而更好地抑制散斑。该mems芯片无外加机械可动结构、体积紧凑、便于系统高度集成、可靠性好，控制简单、无需机械可动结构的驱动信号，无外加光学结构、光效利用率高，器件稳定性好、不受外界温度影响。

附图说明

图1是本申请的消散斑纳米光学mems芯片的一种结构示意图。

图2是本申请的消散斑纳米光学mems芯片的另一种结构示意图。

图3是纳米单元的特征尺寸与相位的对应关系图。

图4是本申请的mems芯片与常规的mems芯片在同样测试条件下的试验数据效果对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种消散斑纳米光学mems芯片，请参考图1和2，消散斑纳米光学mems芯片包括基底1、金属电极2、转轴3以及纳米反射结构4，金属电极2制作在基底1上，纳米反射结构4的外侧通过转轴3连接至基底1的内侧，其连接有两种方式：

该芯片中包括一根转轴3，如图1所示，纳米反射结构4的外侧直接通过该转轴3连接基底1的内侧，则该消散斑纳米光学mems芯片形成一维扫描mems芯片。

该芯片包括两根转轴3，如图2所示，则此时通常还包括框架6，纳米反射结构4的外侧通过一根转轴3连接框架6的内侧，框架6的外侧通过另一根转轴3连接基底1的内侧，两根转轴垂直设置，则该消散斑纳米光学mems芯片形成二维扫描mems芯片。

无论是形成一维扫描mems芯片还是二维扫描mems芯片，该消散斑纳米光学mems芯片中的纳米反射结构4的反射面包括呈随机分布的若干种不同相位的纳米单元5，纳米单元5的特征尺寸小于该消散斑纳米光学mems芯片的工作波段，其单元排列组合符合随机分布。在本申请中，该消散斑纳米光学mems芯片的工作波段为可见光波段或者近红外波段，则各个纳米单元5的特征尺寸对应的相位在0～2π范围内。纳米单元5的特征尺寸与相位的对应关系如图3所示。在本申请中，纳米反射结构4包括呈随机分布的k种不同相位的纳米单元5，k≥8，比如常见的可以取k为8或16。

纳米反射结构4由若干个凸起的柱状结构的纳米单元5构成，或者，纳米反射结构4上开设有孔状结构的纳米单元5。纳米单元5的轮廓形状为圆形、矩形或椭圆形，因此纳米单元4可以为圆柱形、长方形、圆孔形、方孔形、椭圆柱形、椭圆孔等等。纳米反射结构4采用对可见光波段或近红外波段高反射率的材料制成，比如镜面银或抛光氧化镜面铝或金。

该消散斑纳米光学mems芯片在使用时，纳米反射结构4对入射光进行反射出光，散斑抑制效果好。纳米反射结构4的反射面反射的光线可以不经过准直系统直接出射，后续再入射到相应的光学接收系统中。或者纳米反射结构4的反射面反射的光线经过准直系统后出射，后续再入射到相应的光学接收系统，这里的光学接收系统可以是常见的光谱仪等等。通过试验比对，本申请的mems芯片与常规的mems芯片在同样测试条件下的像素格点的灰度值的效果对比图如图4所示。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种消散斑纳米光学mems芯片，其特征在于，所述消散斑纳米光学mems芯片包括基底、金属电极、转轴以及纳米反射结构，所述金属电极制作在所述基底上，所述纳米反射结构的外侧通过所述转轴连接至所述基底的内侧，所述纳米反射结构的反射面包括呈随机分布的若干种不同相位的纳米单元。

2.根据权利要求1所述的消散斑纳米光学mems芯片，其特征在于，所述消散斑纳米光学mems芯片包括一根转轴，所述纳米反射结构的外侧直接通过所述转轴连接所述基底的内侧，所述消散斑纳米光学mems芯片形成一维扫描mems芯片。

3.根据权利要求1所述的消散斑纳米光学mems芯片，其特征在于，所述消散斑纳米光学mems芯片包括两根转轴，还包括框架，所述纳米反射结构的外侧通过一根转轴连接所述框架的内侧，所述框架的外侧通过另一根转轴连接所述基底的内侧，两根转轴垂直设置，所述消散斑纳米光学mems芯片形成二维扫描mems芯片。

4.根据权利要求1所述的消散斑纳米光学mems芯片，其特征在于，所述消散斑纳米光学mems芯片通过所述纳米反射结构的反射面反射的光线直接出射；或者，所述消散斑纳米光学mems芯片通过所述纳米反射结构的反射面反射的光线经过准直系统后出射。

5.根据权利要求1-4任一所述的消散斑纳米光学mems芯片，其特征在于，所述消散斑纳米光学mems芯片的工作波段为可见光波段或者近红外波段，所述纳米单元的特征尺寸小于所述消散斑纳米光学mems芯片的工作波段。

6.根据权利要求5所述的消散斑纳米光学mems芯片，其特征在于，各个纳米单元的特征尺寸对应的相位在0～2π范围内。

7.根据权利要求5所述的消散斑纳米光学mems芯片，其特征在于，所述纳米反射结构采用镜面银或抛光氧化镜面铝或金制成。

8.根据权利要求1-4任一所述的消散斑纳米光学mems芯片，其特征在于，所述纳米反射结构包括呈随机分布的k种不同相位的纳米单元，k≥8。

9.根据权利要求1-4任一所述的消散斑纳米光学mems芯片，其特征在于，所述纳米反射结构由凸起的柱状结构的纳米单元构成或者所述纳米反射结构上开设有孔状结构的纳米单元，所述纳米单元的轮廓形状为圆形、矩形或椭圆形。

技术总结
本实用新型公开了一种消散斑纳米光学MEMS芯片，涉及光学技术领域，该MEMS芯片包括基底、金属电极、转轴以及纳米反射结构，利用一种特殊结构的纳米反射结构代替常规的反射镜面，纳米反射结构的反射面包括呈随机分布的若干种不同相位的纳米单元，纳米反射结构可以降低激光的空间相干性，动态的MEMS芯片降低激光时间相干性，该MEMS芯片可以有效地降低激光相干性从而更好地抑制散斑。该MEMS芯片无外加机械可动结构、体积紧凑、便于系统高度集成、可靠性好，控制简单、无需机械可动结构的驱动信号，无外加光学结构、光效利用率高，器件稳定性好、不受外界温度影响。

技术研发人员：程进;徐乃涛;孙其梁;谭叶青
受保护的技术使用者：无锡微视传感科技有限公司
技术研发日：2020.06.16
技术公布日：2021.03.16