新型大尺寸电磁驱动MEMS光学扫描镜的研制

设计并制作了一种结构新颖的镜面尺寸为6mm×4mm的电磁驱动MEMS光学扫描镜.这种背面为微型铜驱动线圈的MEMS硅基扭转镜面沉浸在由包含永磁体的磁回路产生的磁场中,当电流信号通过驱动线圈时,MEMS光学扫描镜绕着扭转梁发生了大角度的扫描运动.采用MEMS体硅加工工艺和电镀技术制作的器件显示出了优良的性能,实验获得的扫描镜静态转角斜率为0.03°/mA,当器件进行动态扫描时,在381Hz的谐振频率下获得了最大±10.2°的光学扭转角度,空气中的Q因子为221,相应的功耗为13μW,与此同时MEMS光学扫描镜具备了出色的镜面粗糙度、光学反射率和镜面平整度.实验证明该器件完全适合于微型光谱仪和可调光滤波器的应用.     

MEMS二维静电驱动扫描镜设计和分析

给出了一种静电驱动二维微扫描镜的设计和制造方案,所设计的扫描镜具有绕X轴和Y轴转动的两个自由度,并具有体积小、功耗低、频率高等优点。推导了镜面旋转角表达式并分析了吸合效应。利用POL YMUMPS工艺完成了对扫描镜的加工,并着重分析了关键工艺步骤。结合有限元分析软件,对微扫描镜的频率特性以及静态旋转特性进行了分析和研究。分析结果表明,在120V和160V的电压下,扫描镜可分别产生沿X轴方向的±5.0°和沿Y轴方向±4.4°的偏转角。优化后的扫描镜能够工作在单频率状态下,具有较高的响应速度。     

电磁驱动MEMS可调式光衰减器的设计

设计了一种由电磁驱动的微机械可调式光衰减器。这种光衰减器是由电磁驱动插在两对准单模光纤间隙中的挡光片来实现光功率的衰减。并对该衰减器的插入损耗、光衰减量以及电磁驱动器的性能进行了分析。     

电磁驱动RF MEMS开关的研究状况

RFMEMS技术在民用和军事方面有巨大的潜力,作为其核心器件的RFMEMS开关很有希望在雷达和通信领域之中成为关键器件。电磁驱动RFMEMS开关具有工作电压比较低,驱动力大,可以工作在恶劣的环境等优点,使其成为近年来RFMEMS开关研究的一个热点。     

航空扫描仪中金属扫描镜的尺寸稳定化处理

讨论了金属扫描镜尺寸不稳定的原因和提高扫描镜尺寸稳定性的途径,并对金属扫描镜尺寸稳定化采用冷热循环方法进行处理.     

电磁驱动MEMS可调式光衰减器的研制

研制了一种工作在１５５０ｎｍ波长范围内的单模光纤微机械可调式光衰减器。该衰减器利用非硅表面微加工工艺（这种工艺采用光至抗蚀剂和溅射铜薄膜作为牺牲层,电镀铁镍层作为结构层来制作（ＭＥＭＳ元件）制作,由电镀铁镍层构成的一个插在两对准光纤空隙中的挡光片,一个平面电感线圈。一个硅弹簧和二个带有Ｖ型槽的光纤对准元件构成。电镀铁镍制作的挡光片被固定在一个硅弹簧上,该挡光片采用非硅表面微加工工艺制作。平面电感线     

电磁驱动推拉式射频MEMS开关的设计与制作

提出了一种新型电磁驱动推拉式射频MEMS开关。针对传统静电驱动单臂梁开关所需驱动电压大、恢复力不足等问题,设计了一种推拉式开关结构,降低了驱动电压(电流),提高了开关的隔离度,同时实现了单刀双掷的功能。单晶Si梁由于自身无应力,解决了悬臂梁残余应力引起的梁变形问题。通过理论计算和有限元分析,优化了开关设计尺寸,在外围永磁铁磁感应梯度dB/dz=100T/m,在线圈通入100mA电流的驱动下,单晶Si扭转梁末端可以获得约10μm的弯曲量,满足开关驱动要求。给出了开关的详细微细加工流程,对开关的传输参数进行了测试,在10GHz时隔离度为-40dB.     

一种新型MEMS电磁继电器的研究

介绍了一种MEMS电磁驱动微继电器,这种继电器体积小、易于集成.它采用双层1 mm×1 mm平面线圈和吸合式坡莫合金悬臂梁结构,层间用聚酰亚胺作绝缘材料.文中介绍了器件的工作原理,建立了磁路的仿真模型,据此计算确定了气隙宽度和悬臂梁厚度.采用表面微加工和微电铸工艺制作了器件.     

扫描镜电机的电磁设计

为了设计以加速度最大化为目标的优化电机，分析扫描镜电机的结构特点，利用FEMM软件对扫描镜电机进行了电磁场计算与参数优化设计，根据磁场计算结果对扫描镜电机电磁参数与结构参数之间的相互关系进行分析，提出扫描镜电机设计的一般规律，通过实测数据验证了电机模型和电磁参数优化的正确性，并说明了电磁场计算模型的正确性。     

转镜扫描的光学原理

转镜扫描是现代科技发展的一个新领域。它在高速印刷机械和商业自动化设备上的成功导致了建立在经典光学原理上的转镜理论的出现。本文通过理论分析与数值计算给出了转镜扫描所涉及的基本光学原理,并且提出了曲面转镜的性能要优于传统的平面镜。此外,还对转镜在高速旋转时所涉及的其它一些技术问题进行了探讨。     

平面反射镜光学薄膜的制备

以薄膜原理为基础,通过Essential Macleod软件进行膜系设计.采用电子束加热蒸发的镀膜方式,利用设计工装制备了介质ZrO2-SiO2高反射膜层和金属铝反射膜层.介质高反膜层在1.064μm波长处的反射率达到95%,金属铝反射膜层的在3μm～5μm波段内的平均反射率超过95%.膜层的技术指标和环境适应性能具有优质的质量.     

静电驱动连续面形微机电系统变形镜的制作

基于三层多晶硅表面加工工艺和自适应光学经验公式,设计并制作了一种静电驱动的16单元连续面形微机电系统(MEMS)变形镜(DM),并用ZygoNewView7300白光干涉仪对样片的静态特性和动态响应特性进行了测试。静态测试结果表明,器件在150 V电压下的最大形变量为0.667μm,相邻单元之间的交联值为9%,镜面位置重复性为10%。动态测试结果表明,器件对正弦驱动信号的响应时间小于30μs,响应曲线近似为一条余弦曲线,谐振频率为36 kHz。该变形镜可用于自由空间光通信、激光光束整形、波前畸变校正、投影显示、生物医学成像和人眼视差校正等重要领域。     

基于MEMS技术的一种新型可变形反射镜

给出基于硅微加工技术的一种新型可变形反射镜的设计和加工方法,并且通过工艺流片制造出有效反射面积为30 m m×30 mm,拥有4 9个静电驱动单元的可变形反射镜.测试得到的镜面变形-电压数据显示其与模拟结果具有很好的一致性.     

周视扫描成像红外双波段光学系统设计

介绍了一种周视扫描双波段红外光学系统,该系统利用K镜消除像旋转,能对中波3～5μm、长波8～10μm光谱进行双波段成像,且同时具有较大的扫描视场和较宽的光学口径.系统结构简单,装调方便,成像质量优良.     

A Study of Path Protection in Large-Scale Optical Networks

We consider the problem of designing a network of optical cross-connects (OXCs) which provides end-to-end lightpath services to large numbers of client nodes, under the requirement that the network will survive any single-link failure. Our main objective is to quantify the additional resource requirements of implementing path protection schemes over a network with no survivability properties. To this end, we present heuristic routing and wavelength assignment algorithms for dedicated path protection and two variants of shared path protection, and integrate them into the physical and logical topology design framework we developed in an earlier study. We apply our heuristics to networks with up to 1000 client nodes, with a number of lightpaths that is an order of magnitude greater than the number of clients, and for a wide range of values for system parameters such as the number of wavelengths per fiber, the number of optical transceivers per client node, and the number of ports per OXC. Our results provide insight into the relative resource requirements of dedicated and shared path protection schemes. We also find that, using shared path protection schemes, it is possible to build cost-effective survivable networks that provide rich connectivity among client nodes with only a modest additional amount of resources over a network with no survivability properties.     

微机电光学电流传感器的设计

提出了一种检测50Hz交流电的微机电光学电流传感器。通过电磁学、微机电与光学方法说明了传感器的敏感原理与光学转换原理,结合工艺条件给出了器件的设计要求,并利用matlab软件模拟分析了传感器的仿真测试结果。计算表明,器件可以测试1~7.2kA的交流电,大电流下的灵敏度可达到0.01dB/A以上。     

OCDMA编/解码的光扫描实现方案

本文提出一种利用光扫描来实现光码分多址OCDMA(Optical Code Division Multiple Access)编/解码的全新方案,可实现全光OCDMA扩频编/解码,文中给出光扫描编/解码的基本原理,并设计出了光扫描编/解码器结构,通过分析表明,所提出的光扫描编/解码方案可以在全光水平上实现扩频OCDMA编/解码,为摆脱光电转换的瓶颈提供一种解决方案,本方案容易实现OCDMA编/解码器的集成化并且变址灵活易控制.这种扩频方案的系统速率可远高于一般扩频方案的系统速率.     

一种远场扫描发射光学系统的分析设计

根据光机扫描系统理论和发射光学系统理论设计,完成了大口径远场扫描发射光学系统．对其中的扫描光学子系统和发射子系统进行了分析设计．该系统可以产生高精度光束,形成不同的扫描图形,满足各种不同的远场光学扫描使用要求．     

一种傅立叶变换红外光谱仪动镜扫描系统的设计

针对一种倾斜补偿摆动式干涉仪,利用旋转式音圈电机作为驱动单元,设计了扫描控制反馈系统,建立了控制系统的数学模型,分析了系统的性能参数,并将PID控制应用于系统的反馈控制设计,提高了系统的稳态性能和动态性能.结果表明,在波数为8000 cm-1时对应干涉图频率的相对误差达到了0.67％,在实际应用中表现出良好的稳定性和可靠性,能够满足大气环境监测对傅立叶变换红外光谱仪的需要.