高灵敏度的微电子机械系统的光电检流计、制作及其检测方法

摘要

本发明涉及一种基于微电子机械系统(Micro-Electronic MechanicSystem，MEMS)的光电检流计、制作及其检测方法，其特征在于采用微机械工艺制作螺旋线圈式MEMS扭转微镜。无需放大电路，将待测的直流或低频微弱电流输入驱动线圈，置于外加永磁铁产生的强磁场中，驱动线圈将受到洛伦兹力产生的力矩作用，驱动微镜偏离初始位置，利用双光纤准直器对角度非常敏感的特性进行检测，根据光信号的损耗量与扭转角度的关系，经过光电转换与信号处理后测量出电流值。这种MEMS光电检流计，输入端无需放大电路，可达到安培至皮安量级电流的直接准确测量，克服了微弱电流信号放大过程中引起的噪声干扰和漂移等技术问题，同时可以实现输入端与输出端的光电隔离，是一种体积小、结构简单、成本低、可以批量生产和抗震性好的高灵敏度光电检流计。

主权项

一种微电子机械系统的光电检流计，包括敏感部分和检测部分，其特征在于：1)敏感部分为螺旋线圈式MEMS扭转微镜，包括双端固支式扭转平面(5)、金属驱动线圈(3)、线圈与电极的引线(2)和扭转结构背面的反射镜面(7)；检测部分为对角度敏感的光电角度检测系统，它由光源驱动电路(12)、光源(13)、双光纤准直器(14)、输入光纤(15)、输出光纤(16)、光功率计(17)、光电转换器(18)、放大器(19)、显示器(20)构成；2)所述的螺旋线圈式MEMS扭转微镜通过微机械工艺制作的，其中金属驱动线圈(3)制作于扭转平面(5)上，线圈与电极的引线(2)通过绝缘层与金属驱动线圈(3)隔离，反射镜面(7)位于扭转平面的背面，而扭转平面(5)与梁(4)形成双端固支结构，整个MEMS扭转微镜通过支架置于外加永磁铁产生的强磁场中；3)光源(13)及其驱动电路(12)通过输入光纤(15)与双光纤准直器(14)连接，双光纤准直器的端面面向MEMS扭转微镜的反射镜面(7)，通过输出光纤(16)连接到光功率计(17)，而后通过光电转换器(18)、放大器(19)与显示器连接(20)。