像素级光学滤波-探测集成器件的研究进展

传统光谱成像系统采用探测器与传统分光元件耦合的方式,体积较大、定制化能力不足。微/纳光机电系统的快速发展,为微型化光谱成像系统提供了解决途径。基于表面等离激元学和光学超表面的微纳滤波结构,可实现像素级的光场调控,有望替代传统滤波器件并具有与成像系统片上集成的潜力。近年来,集成了动态或静态滤波结构的光谱成像微系统已崭露头角,逐渐构建起全新的光谱成像方法,但在原理机制、器件性能、制造成本、集成装配工艺等方面还有许多需要攻克的难题。本文综述了国内外在像素级微纳滤波结构、滤波和成像器件的集成制造和装配等方面的研究进展,梳理了光学滤波-探测集成器件的发展脉络,探讨了其局限性并展望了发展趋势。     

曲率测量技术在微机电系统薄膜残余应力测量中的应用

在比较曲率测量技术常用的Stoney公式及其修正式的基础上,利用有限元分析方法,建立薄膜/基底结构的有限元模型,给出一种薄膜残余应力的等效施加方法,从两个方面详细分析并对比这两个公式在微机电系统(Micro electromechanical systems,MEMS)薄膜残余应力测量中的检测精度.仿真及分析结果表明,修正后的Stoney 公式在很大程度上提高薄膜残余应力的测量精度,使曲率测量技术的适用范围得到较大扩展.但是当薄膜厚度接近于基底厚度或结构处于大变形状态下,修正式的计算精度也将受到较大影响,此时可以采用有限元分析方法来获得临界状态值,以提高残余应力的检测精度.同时,通过有限元分析,证实曲率测量技术应用中存在的另一个问题,即曲率的空间分布不均匀性现象.     

MEMS微型可编程光栅的研究现状（下）

近十几年来,微机电系统--MEMS技术作为一种使能技术,在各个领域(如机械、生物、光学、射频、能源等)得到了迅速发展,并实现了一定的产业化应用,取得了良好的经济效益.光学MEMS使光学元器件具备了体积小、重量轻、性能稳定、成本及功耗低等显著优点,实现了器件中关键结构的动态可控性,这是传统技术所无法比拟的.本文将在前文的基础上,重点介绍国际上其他的科研机构在MEMS微型可编程光栅相关方面的研究情况,对于每一种光栅结构的特点、制作工艺及其面向的应用领域进行了详细说明,最后讨论了MEMS微型可编程光栅的发展趋势.     

高压运算放大器PA69在MEMS光栅驱动控制中的应用

根据MEMS光栅的工作特点及结构参数,提取光栅的等效电容,并采用高压运算放大器PA69研制出一种新型的MEMS光栅的动态驱动电路.为了避免自激振荡的发生,电路中采用了频率补偿和并联反馈电容的方法,有效提高了电路的稳定性.经过测试,其动态性能与PSPICE10仿真的结果非常吻合.该动态驱动电路完全能够满足MEMS光栅动态复杂控制的需要.     

一种新型CCD驱动电路设计方法

在结合直接数字电路驱动法与单片机口驱动法的基础上,设计了一种新型的CCD驱动电路,保留了原有两种方法各自的优点.仿真与实验结果表明该方法能提供多路驱动时序,驱动频率高,硬件电路简单,编程方便,具有较好的性价比及应用推广价值,已用于CCD图像采集系统的研制.     

MEMS微型可编程光栅的研究现状(上)

近10几年来,微机电系统--MEMS技术作为一种使能技术,在各个领域(如机械、生物、光学、射频、能源等)得到了迅速发展,并实现了一定的产业化应用,取得了良好的经济效益.光学MEMS使光学元器件具备了体积小、重量轻、性能稳定、成本及功耗低等显著优点,实现了器件中关键结构的动态可控性,这是传统技术所无法比拟的.本文以MEMS微型可编程光栅为核心,介绍了它的特点及其优异性能,并重点阐述了国外已经实现商品化应用的3种MEMS微型可编程光栅的工作原理、结构特点及其典型应用.     

基于MEMS技术的加速度测量组合装置

在研究基于MEMS技术的叉指式硅微型加速度计工作原理的基础上,制订了加速度二维测量组合装置的系统方案,设计了系统电路,研制和开发系统装置,讨论了系统抗干扰问题。最后,通过单片机及VB串口通信编程,实现装置与计算机的实时串口通信,直观地展现了加速度及位移的变化规律。     

SiO2牺牲层刻蚀实验的研究与分析

氢氟酸(HF)刻蚀SiO2牺牲层受多种因素影响,其中刻蚀液的温度、组分、浓度、被刻蚀结构的形式及结构内部的残余应力等是最主要的。样品设计了多种测试结构,深入研究这些因素对刻蚀速率及结果的影响,并进行了详细的讨论与分析。通过实验可观察到刻蚀过程中的反应限制阶段与扩散限制阶段,说明经长时间的刻蚀,HF的扩散效应将成为影响刻蚀速率的主导因素。对于实验过程中观察到的"凸"状的刻蚀前端和"晕纹"现象,分析认为结构中的应力梯度及材料间不同的亲水性质是产生这些现象的主要原因。     

微型可编程光栅最大闪耀角测定及光学性能优化

作为一项重要的光学性能, 微型可编程光栅的最大闪耀角决定了其可用光谱波段。提出了两种微型可编程光栅最大闪耀角的实验测量方法, 同时搭建了一个简单的光学系统验证其可行性及有效性。测量结果与理论计算和数值仿真的结果比较吻合, 相对误差均小于3.5%。结合实验现象, 利用Matlab软件仿真分析了释放孔对衍射结果的影响, 为提高微型可编程光栅的光学性能提供了技术参考。