碳纳米管在微机电系统(MEMS)中的应用研究

碳纳米管研究的不断发展为其与微机电系统(MEMS)的结合提供了可能,这种结合“Top—down”与“Bottom—up”的方法是微米／纳米技术的一个发展趋势。介绍了碳纳米管的特性及其在MEMS上的潜在应用,综述了碳纳米管的制备方法以及与MEMS技术的兼容性,列举了目前一些碳纳米管与MEMS结合研究的典型,并对其发展趋势进行了分析。     

用于光波网络的微机电系统(MEMS)和微光机电系统(MOEMS)

硅微型机械是个新兴领域，它正使几乎每一科技领域都变得紧凑。在各种领域中，如化学，汽车，细胞和光通讯工业，硅微型机械正成为许多问题解答的选择，本文介绍什么是微机电系统，它们如何制造以及它们对光波网络系统革命有怎样的潜力，正如光开关，可变吸收体，主动平均器，加/减多路传输器，光交叉互连，增益倾斜平衡器，数据传送器和许多其他元件，正开始在先进光波系统中寻找无所不在的应用，本文将给出这些器件的例子，并描述这种技术可能有数十亿美元市场中所面临的一些挑战。     

新型MEMS可变光衰减器的微磁执行器

探讨了新型可变光衰减器－光纤横向偏移型MEMS可变光衰减器的微磁驱动方式，从理论上分析了微磁执行器设计时应遵从的原理，讨论和设计了微磁执行器的各个参数，新开发了结合使用正胶（AZ－4000系列）和负胶（SU－8系列）的UV－LIGA工艺：在制作了光纤定位槽的基片上溅射Cr/Cu作为电镀种子层，涂布正胶，紫外光刻得到电镀模具，电镀Cu和FeNi分别得到线圈的下层、中层和上层以及铁芯；在完成下层和中层后，分别进行一次负胶工艺以形成电绝缘层和后续结构的支撑平台，即涂布负胶覆盖较下层结构，光刻开出了通往较上一层的通道并使SU－8聚合、交联以满足性能要求。并运用该工艺实现了微磁执行器。     

MEMS的前景

微机电系统(MEMS)在研究领域已经有很长历史了,但一直没有真正进入大规模产业化阶段.而现在将硅芯片和微机械结构结合在一起的光学元件为MEMS带来新的商业机会.MEMS热了起来,各种新起步的MEMS公司开始吸引大量的风险资金.一些在此领域已经发展了数年的公司宣称自己开始得到回报,甚至已经赢利.但业内人士认为MEMS元件仅仅是刚开始从实验室走向实用,对许多半导体公司来说,MEMS业务最终能否取得成功的关键在于他们如何充分利用在IC方面获得的设计、制造和市场经验.     

MEMS和微流体分析系统的发展

微机电系统(MEMS)是在微电子及微机械等学科基础上发展起来的新兴多学科交叉研究领域，是当今科学技术最具潜力的发展方向之一，而微型流体分析系统是这一研究领域中的热点。本文综述了MEMS技术以及作为MEMS技术一个重要研究方向的微型流体分析系统的起源及其广阔的市场应用前景．并对MEMS产品的市场化存在的问题进行了讨论。MEMS技术及微型流体分析系统的诞生必将对今后的化学、医学及生物学等领域的研究工作产生重大影响。     

微机电系统（MEMS）的测量热点

微机电系统(MEMS)经10年的实际应用,已证实可批量生产,首先在压力传感器和加速度计方面获得成功,以其体积小巧和灵敏度高,在许多应用中代替传统的压力传感器和加速计,例如用于汽车防撞气囊,产量每月超过一百万支。随着时间的推移,出现速率传感器、陀螺、射频开关、光学开关和化学/生物MENS,亦即进入传统传感器并超越传统传感器的领域。 MEMS既在半导体工艺基础上发展而来,但涉及材料、技术和测量又比半导体工艺复杂。例如     

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。     

脉冲激光MEMS加工技术

阐述了脉冲激光微加工技术及其在微机电系统(MEMS)加工中的应用。脉冲激光微加工技术能够制作出三维微型结构并具有微米／亚微米加工精度，且适用于多种材料，与传统的微细加工技术如光刻、刻蚀、体硅和面硅加工技术等相比具有其独到之处。进一步阐述了基于激光烧蚀的脉冲激光直接微加工技术、激光-LIGA技术、激光辅助沉积与刻蚀技术以及MEMS的激光辅助操控及装配技术。     

MEMS微电磁驱动器磨损对光开关性能的影响分析

光开关中运动元件的磨损对光学元件的位置精度有重要影响。介绍了MEMS微电磁驱动器磨损对光开关光学性能影响的理论分析,采用光纤光学理论计算了磨损所引起的光开关的附加插入损耗,结果表明,所采用的微电磁驱动器磨损引起的附加插入损耗小于0.02 dB,其磨损特性可以满足光通信开关的要求,实验结果证明了理论分析的正确性。此方法对光开关和MEMS微驱动器的研究具有指导意义。     

MEMS光开关的控制

从实际应用角度出发，首先简要介绍了MEMS光开关的构造与驱动方式，然后着重描述了如何通过软硬件的设计对MEMS光开关实施控制以达到对光路进行任意切换的目的。     

显微干涉技术在MEMS动态测试系统中的应用

系统采用了显微干涉技术 ,利用Mirau显微干涉仪配合频闪照明系统实现了对MEMS器件动态特性的测量 ,测量过程采用了光学干涉的非接触方法 ,因此不会对器件产生损坏。系统采用了改进的相移算法 ,抑制了相移器误差以及探测器带来的非线性误差 ,提高了测量精度。利用本系统测量了微结构上多点处的振幅 ,得到了被测结构的谐振频率     

基于光学频率梳光谱干涉实现水的群折射率测量

基于光学频率梳的光谱干涉,本文提出了一种水的群折射率的测量方法,可以高精度地测量水的群折射率;分析了水的群折射率的测量原理;搭建了基于518 nm光学频率梳的实验装置,进行了群折射率的测量实验;实验结果表明,本文提出的测量方法可以实现水的群折射率的高精度测量;与参考值比对的结果表明,测量不确定度在10-5量级。     

MEMS三维静动态测试系统

采用集成频闪成像、计算机微视觉和显微干涉技术,研制了微机电系统(MEMS)三维静动态测试系统。系统可进行MEMS面内刚体运动、表面形貌、垂向变形和离面运动的测量。对于面内运动测量,提出了基于立方样条插值的亚像素步长相关模板匹配算法,从MEMS视觉图中提取面内位移,匹配精度为0．02pixels。对于离面运动测量,采用Hariharan 5步相移干涉(PSI)算法和去包裹算法,离面运动测量分辨率可达1nm。通过对Si微压力传感器膜和Si微陀螺仪的静动态测试,验证了系统的适用性和可靠性。     

MEMS中几何量的测试方法

MEMS测试技术及方法是MEMS设计、制造、仿真及质量控制和评价的关键环节之一，讨论了应用于MEMS几何量测量的微视觉、扫描探针、光切、干涉、共焦、光栅投影等方法及基于材料和微结构特性的特殊测量方法，并详细论述了在MEMS微几何量测量中的微视觉检测原理及方法。结合干涉测量技术的微视觉测试方法能够涵盖从纳米级到毫米级的几乎全部的微几何量分布范围。     

MEMS薄膜断裂强度测试结构

多晶硅断裂强度是MEMS器件极限工作的主要参数,也是MEMSCAD数据库建立的重要方面之一,在微小尺寸的情况下断裂强度的测试方法与大尺寸时有很大的不同,测试结果会受到很多因素的影响。本文总结了近几年MEMS薄膜断裂强度的测试方法及存在的问题,对进一步结构设计有一定的参考价值。     

基于部件库的MEMS设计方法

针对当前MEMS设计工具中机械性能评测不充分的问题 ,提出了基于部件库的MEMS设计方法 ;介绍了部件及部件库的概念和基于部件库的MEMS设计环境的总体结构及关键技术。完成了各关键技术的攻关 ,并建立了一个原形系统。     

MEMS运动件的芯片外机械驱动方法

研究MEMS微结构的片外机械式驱动问题 ,介绍了在MEMS硅芯片背面贴合一块宏观尺度PZT片的驱动思想即PZT产生机械运动 ,在硅固定件与微运动件之间产生动量耦合 ,从而驱动微运动件。重点探讨脉冲驱动、振动驱动两大类基本驱动方法及其特点 ,介绍国外代表性研究结果 ,并提出对该方法进一步研究的观点与设想。     

融合双波及单波干涉的光纤位移传感系统研究

研究一种融合双波长干涉及单波长干涉的大跨距高精度光纤位移传感系统。两种波长不同的光波同时作用于光纤干涉仪中,基于波分复用技术,利用光纤光栅分离双波长干涉信号和单波长干涉信号。利用双波长干涉信号决定被测位移的幅值,使最大测量跨距扩大至毫米量级。在本系统选定的两个激光波长(分别为1 557.32nm和1 558.52nm)下,最大测距为0.5mm,通过恰当地选用传感系统中的两个激光波长,可获得更大的测距范围;利用单波长干涉信号高精度地测量位移,使系统保持单波长干涉测量精度高的优点。     

MEMS技术在流体控制中的应用

微机电系统(MEMS:Micro Electro-Mechanical System)技术或微传感器与微执行器(MicromachinedTranducers)技术,它是在微电子技术的基础上发展起来的,融合了硅微加工和精密机械加工等多种微加工技术,并利用IC技术把控制和信号处理电路与机械部件集成的微型系统。这种技术所涉及的器件的特征尺寸一般小于1mm而大于1μm,它为流体控制研究开辟了一个崭新的领域。简述了流体控制技术的基本原理以及应用MEMS技术实现流体控制的机理和途径,分别介绍了国外研究机构近年来在微传感、微执行技术的研究工作。     

MEMS平面微弹簧刚度分析

对一种UV-LIGA工艺制备的封闭环“B型”微机电系统(MEMS)平面微弹簧建立了力学分析模型,运用能量法的卡氏第二定理,推导出了其在线性范围内的弹性常数计算公式。运用类似方法,推导出了开口“S型”MEMS平面微弹簧在线性范围内的弹性常数计算公式。在相同尺寸和材料特性条件下,对这两种平面微弹簧的刚度进行了对比研究,结果表明,闭环结构比开口结构的微弹簧刚度大。从力学的角度分析了其原因。对这两种平面微弹簧进行了力学拉伸实验,实验结果与公式计算结果相吻合。