巴西坎皮纳斯大学的研究人员研发出一种新型微光机器件，能够使用微硅光盘来限定光波和机械波的传播。新的器件高度定制化，并且可和硅器件商业制造工艺兼容，使得其成为研发压力和运动传感器的实用性方案。

图为研究人员研发出的微光机硅靶盘，能够通过内部反馈将光波限制在最外围的环中，同时通过径向环结构将机械波限制在同一区域。

研究背景

光机器件使用光来探测运动，可用作加速度计的低功耗、高效率组成模块。而加速度计能够探测智能手机的方向和运动，或在事故发生后的数秒内触发汽车安全气囊的打开。科学家正努力使光机器件变得更小，对运动、压力和震动更敏感。

技术突破—高度耦合

要发现最微小的运动，需要光波和机械波之间的高度交互或耦合，其中光波用于探测，机械波反应运动情况。新研究出的靶盘结构所获耦合速率能够媲美目前实验室光机器件所具备的最佳耦合速率。

技术突破—工艺兼容

当前大多数先进光机器件使用的是特定制造工艺，而新研究出的靶盘结构则由与制造硅互补金属氧化物（CMOS）芯片相同的标准商业代工工艺制造。研究团队领导者ThiagoP.MayerAlegre说：“因为该新器件采用的是商用CMOS工艺，世界上的任何团体都可以复制该器件。如果制造了数千个，他们都可以同样的方式工作，因为在设计中对制造工艺的变化保留了足够的余量。使用CMOS工艺来制造这些器件比使用专用制造工艺要便宜和快速得多”。

原理

大多数光机器件使用同样的机制来将光波和机械波限制在材料中及实现交互。但该种方法限制了光机器件的性能，因为只有部分材料可用。Alegre说“一旦你解耦了光波和机械波的限制约束，你就可以使用任何材料，同时也使单独修改器件来遵循特定光波频率或机械波频率成为可能。”

研究人员研制出一个能够使用不同机制来限制光波和机械波的24微米宽硅靶盘。光通过内部反射受到限制，从靶盘边缘反射回来，并在最外部圆环中传输。研究人员采用了靶盘结构，以此将机械运动限制在外环中，在其中能够与光进行交互。靶盘能够由中央基座进行支撑，可以按要求移动。

Alegre说：“径向环通常在其他器件中用于限制光波，但我们使用该理念，并将其用于机械波。我们的研究成果是首个使用径向环来耦合机械和光波的光机器件”。

应用

靶盘的多样性设计意味着它还能用于除感知运动以外更多的领域。例如，使用激光材料制造靶盘能够产生一个脉冲或功率水平可由运动控制的激光器；也可用于制作通信用超小型高频光电模块。

下一步计划

研究人员现正优化器件设计，实现与CMOS制造工艺更好地兼容，将有助于减少靶盘所导致的光量损耗，并因为改进整体性能。研究人员还希望通过将光机靶盘与集成光波导组合到一个封装中使器件更具实用性。

资金支持

该研究由巴西圣保罗研究基金（FAPESP）、国家技术和科学研发协会（CNPq）和高等教育人员提升合作（CAPES）提供资金支持。

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