1.6.2  光微机电系统器件

光折射组件在MEMS中出现一系列的困难。折射透镜和波导特性是高度三维的，具有高的空间分辨率（位置、直径以及曲率），是高度透过的。光衍射组件在MEMS器件中是经常使用的，因为它们的平行结构可以由传统MEMS加工。然而，光折射比光衍射有更高的性能，这使它们在微系统应用中是高度合适的。通过使用前驱体聚合物溶液，这些溶液在沉积后就会交联，这容易形成喷墨聚合物溶液（溶液中没有溶剂）、固化、持久的透镜以及经受回流温度。

在MEMS里以晶圆级程度制备透镜在价格和产量方面都有有利的地方。图1.4显示了包含直径为125μm的SU-8贴在相距聚合物镜头轴间距225_μm印制在柱上（22液滴，每个18pL）的一部分砷化镓晶圆。对于垂直腔表面激光发射的发散角测量，有没有透镜打印在SU-8上，其表现发散角由11°降低到4°。为了满足光学性能的需求，透镜和后续的加工过程必须不能降低垂直腔表面激光发射的性能，尤其就阈值电压和输出功率来讲。前期测量过喷墨打印加工的透镜表明了在性能参数上没有衰减^[50]。通过变化液滴的数量，可以打印不同高度的透镜，这可以在试验上非常快地决定透镜高度的优化值，也可以用来在同一晶圆/器件上制备不同高度的透镜。

在MEMS中悬空的结构可以在牺牲层上加工，然后将牺牲层随后除掉。使结构在空气（真空）中悬空。它们允许结构移动较大的变形量。这种结构是易脆的，使得厚薄膜出现悬空结构是非常困难的。图1.5展示了直径100^μm的悬空结构，有10μm的宽度/长度支撑，在其上面聚合物透镜沉积，就没有断裂和变形。名义50pL（46μm直径）的液滴以2m/s的速度形成透镜，冲击量大约为0.1μN·s。

图1.4 SU-8柱高为100μm，直径为125μm，通过VCSEL置于砷化镓晶圆上。这些柱在相距聚合物镜头轴间距225μm处印制，每个柱22×18pL的液滴（带有柱的晶圆由Vixar公司提供）

图1.5 100μm悬空结构（摆动微反射），聚合物透镜沉积在10μm的宽度/长度支撑物上