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.     

星载自适应光学系统新型可变形反射镜的研究

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。从静电驱动的角度阐述此种反射镜的结构设计原理,并对具体加工中的腐蚀和键合工艺进行了详细讨论。成功制造出有效反射面积为30 mm×30 mm,拥有49个静电驱动单元的可变形反射镜。     

用于自适应光学系统的几种新型可变形反射镜

将MEMS技术用于自适应光学系统具有重大意义.本文从原理及制作工艺上论述了几种新型的可变形反射镜,为下一步的深入研究打下基础.     

新型激光驱动可变形反射镜的模型、研制及特性

介绍了一种新型的利用激光驱动的可变形反射镜.它包括三个部分:以聚脂薄膜为主体做成的2μm厚的镜面,支撑镜面的6μm高栅格状的支撑柱,由光敏材料砷化镓(GaAs)构成的感光底层.同时在镜面与感光底层之间施加偏置的高频交流电压.当感光底层背面被激光照亮时,GaAs中载流子的变化导致镜面与感光底层之间电阻的重新分布,从而镜面与感光底层之间电压发生变化,因此在静电力的作用下镜面将会发生相应的形变.文中分析了此反射镜工作的理论模型,介绍了此装置的制作工艺,并通过实验验证了偏置电压幅值、交流电压频率等参数对可变形反射镜性能的影响.     

带透明电极可变形反射镜的研制

提出了基于微电子机械系统（MEMS）技术的一种新型的带透明电极的可变形反射镜。给出了透明电极、超薄镜面和驱动电极的制作工艺及其工作特性。静态测试结果表明,带透明电极的可变形反射镜驱动电压低,最大变形量可达19μm,有效反射面积可达200mm^2,能很好地改善整个自适应系统的性能。     

可变形反射镜的研究进展及应用

介绍了国内外几种技术比较成熟的可变形反射镜的工作原理,分析了它们的优缺点.针对作者设计、研制的两种可变形反射镜及相关成果进行了评述.利用自主研发的测试系统,对可变形反射镜的特性进行了测试,并且预测了可变形反射镜的发展方向.     

新型激光驱动可变形反射镜的模型、研制及特性

介绍了一种新型的利用激光驱动的可变形反射镜.它包括三个部分:以聚脂薄膜为主体做成的2μm厚的镜面,支撑镜面的6μm高栅格状的支撑柱,由光敏材料砷化镓(GaAs)构成的感光底层.同时在镜面与感光底层之间施加偏置的高频交流电压.当感光底层背面被激光照亮时,GaAs中载流子的变化导致镜面与感光底层之间电阻的重新分布,从而镜面与感光底层之间电压发生变化,因此在静电力的作用下镜面将会发生相应的形变.文中分析了此反射镜工作的理论模型,介绍了此装置的制作工艺,并通过实验验证了偏置电压幅值、交流电压频率等参数对可变形反射镜性能的影响.     

具有快速响应的MEMS同步反射镜阵列

台湾Tamkang大学和台湾国立大学的研究人员正在开发出一种能使激光打印机打印速度更快、消耗功率更低的新型微反射镜阵列。将每一个反射镜像元分割成由许多较小的反射镜构成的阵列,因而使同样面积的反射镜能耗更少。这种新器件包含一种能使反射镜保持在子像元锁相状态的机构,因此提高了它的光效率。这一研究目前只处于初期的样机研制阶段,但研究人员已经证明了这种阵列器件的同步技术的工作原理,并能制造出器件所需的各种结构。     

三层多晶硅结构的挠曲式静电驱动MEMS微反射镜

将悬臂梁结构与平行平板型结构相结合,研发了一种挠曲式静电驱动微电子机械系统(MEMS)微反射镜。为了实现大扭转角度、小驱动电压的设计目标,通过仿真实验进行对比分析,确定了微反射镜的相关尺寸。采用低压化学气相沉积、光刻、反应离子刻蚀和溅射等工艺,成功制备出了一种具有三层多晶硅结构的微反射镜。在制备过程中得出氢氟酸去除牺牲层(磷硅玻璃)释放出微反射镜结构的最佳刻蚀时间为45 s。制作了开关频率为200 kHz的MOSFET高速驱动电路,电路中的栅极驱动电阻(R_G)是影响输出的关键因素。实验结果表明,当R_G额定功率为300 W、电阻为47Ω时,微反射镜能够达到足够启动速度,实现高速开关的设计目标。最后,设计并搭建了微反射镜的测试系统,施加60 V的驱动电压进行测试,通过显微镜观察到微反射镜的明显动作变化以及屏幕上光斑的位移变化,表明制备的微反射镜可正常驱动。     

基于静电平行板驱动器的MEMS变形镜特性分析

静电平行板驱动器是基于静电驱动的MEMS变形镜的关键部件,其静态及动态性能对MEMS变形镜有重要影响.设计并利用表面硅工艺加工制作了三种基于不同弹性系数的静电平行板驱动器的MEMS变形镜,分别采用解析公式和有限元仿真方法分析了弹性系数对变形镜的三项性能参数即行程、吸合电压和固有频率的影响,并利用白光表面轮廓仪进行实验测试,验证了理论和仿真结果的有效性.实验结果表明三种变形镜中半圆环梁驱动器变形镜具有适中的吸合电压和较大的行程,最适合于自适应光学系统的应用需求.     

微变形反射镜技术应用及发展

变形反射镜是用于自适应光学中波前校正的重要元件,它能产生可控的波面校正量对波面相位加以校正。但随着自适应光学技术的发展,传统变形反射镜已不能满足微型化、集成化的发展需求,而基于微机电加工技术的新型变形反射镜的出现解决了传统变形反射镜存在的问题。介绍了微变形反射镜的工作原理,国内外微变形反射镜技术的发展情况及其在自适应光学中的应用,并对分立式与连续表面微变形反射镜的校正能力进行了比较分析,最后阐述了微变形反射镜器件技术展望。     

基于MEMS技术的分立式微变形镜校正能力研究

针对基于微型机电系统技术的分立式微变形镜,从镜面面形特点出发分析了方形和蜂窝形阵列变形镜适配能力,并利用ZEMAX软件建立畸变波前和变形镜模型,仿真分析两种分立式微变形镜的校正能力.研究表明在近似子单元数情况下,蜂窝形阵列微变形镜对畸变波前的校正能力更好.     

A Large-Stroke MEMS Deformable Mirror Fabricated by Low-Stress Fluoropolymer Membrane

This letter presents a deformable mirror (DM) which consists of a 25-mm square flexible membrane and an array of 67 hexagonal electrodes that can pull down a membrane by electrostatic force. The membrane is a 2.15-mum-thick fluoropolymer film and is bonded to an electrode substrate with an 80-mum-thick adhesive acrylic spacer. The fabrication process is completed by a microelectromechanical systems batch process. The surface roughness of polymer membrane is approximately 41 nm. The device demonstrated maximum 38-mum center deflection by applying 250 V because of small residual stress (2.2 MPa) and low Young's modulus (15 GPa) of fluoropolymer film. The response time of the DM is experimentally demonstrated around 10 ms in atmosphere. The proposed device is suitable for large stroke and low sampling rate applications.     

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。     

基于静电排斥力的大冲程MEMS变形镜

设计并制造了一种基于静电排斥力的大冲程MEMS变形镜,此变形镜采用了三个多晶硅结构层和一个金属反射层的设计.利用表面硅工艺完成了变形镜的加工,结合有限元分析软件和白光干涉仪对三种不同驱动器电极空间分布方式的静电排斥型变形镜进行了分析和研究.测试结果表明,静电排斥型变形镜在200V下能实现1.7 μm以上的位移,冲程较传...     

主动脉根部病变的外科治疗

对PZT厚膜驱动的微变形镜(DM)进行了结构优化设计.基于有限元方法(FEM),分析了结构中各个参数对变形镜性能的影响.优化结果表明,单元边长1.75 mm的驱动器,在最优参数下冲程可达2～5 μm@100 V,且加载镜面后驱动器的位移损失小于12%,带镜面负载能力强.根据优化结果制备了压电厚膜微驱动器阵列,驱动器的冲程可达4.5 μm@100 V,并与有限元方法的结果进行了分析比较.     

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.     

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.