微光机电系统的应用领域及近期进展

对微光机电系统（MOEMS）兴趣的惊人增长吸引了包括众多戌中心和工业企业的投入。大量的MOEMS应用领域为之发展提供巨大机遇，如光通信（光开关，交叉连接矩阵，DWDM系统等）、数字图像处理、自适应光学以及工业维护、环保、生物医疗等等。本文简述MEMS（微机电系统）和MOEMS的概念后，着重介绍MOEMS的应用领域和几种典型器件。采用MEMS工艺技术制备出诸如DWDM通信系统用的可调谐F－P干涉仪或用于障碍物探测的二维扫描器等器件。已开发出多种专用技术，制备成功应用于障碍物检测的二氧化硅一维扫描器件。另外，一些器件是微机械与集成光学相结合的MOEMS：例如通信系统中作为网络保护和重组应用的微光开关，用作电动机转动机械部件检测的微振动传感器等。     

几种微光学陀螺的研究进展

除了以硅为基的微光学陀螺外,国内外提出了研究新型微光学陀螺的多种方案,文中介绍了利用耦合共振慢光波导的微光学陀螺,以ZBLAN氟锆酸盐波导为基的微光学陀螺,重点介绍了基于光子晶体波导的微光学陀螺,并且指出了微光学陀螺的发展趋势。     

光子晶体具备多种应用的可能性

光子晶体是一类可宽频域运行的人造功能材料,既蕴含有丰富的物理内涵,又有广阔的应用前景,利用光子晶体的内部微结构能制作限制光的新一代光学器件.众所周知的最简单器件是多孔光纤,即能在光纤内限制光,并使其以单方向传输的光波导.此外,还有更加复杂的器件,如分束器、结型连接器以及能组合成微光路的光学微腔等.目前,该项目的研究仍处于初级阶段,但研究成果颇令人关注.     

MEMS光开关的控制

ME MS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统）是将微型机械、微型执行器、信号处理和控制电路等集于一体的、可批量制作的微型器件或系统。MOEMS则是Micro—Opto—Electro-Mechanical System的缩写。把微光学应用到微机电系统中，这是MEMS在光通信中的重要应用。微光电机械芯片通常是指包含一个以上微机械元件的光系统或光电子系统，其应用将遍及光通信、光显示、数据存储、自适应光学及光学传感器等多个方面。     

高功率半导体激光器微光学光束整形技术

基于微光学光束变换系统方法,采用双微棱镜列阵、同轴“之“字形整形方法、反射棱镜阵列法等技术对准直光束进行折叠及光参数积匹配变换,实现光束的完全消像散;利用自行研制的大数值孔径连续非球面微透镜列阵、整形器件等核心微光学器件,实现了准直、聚焦和光纤输出等各种功能。形成了系统的半导体激光器光束整形变换技术,准直后光束发散角达到理论极限;成功获得高效率单芯径光纤耦合半导体激光器泵浦源。     

微光机电系统及其应用

微光机电系统（MOEMS）是在微机电系统（MEMS）基础上发展起来的一种新技术系统,它是由微光学,微电子和微机械结合而产生的一种新型的微光学结构系统,MOEMS在信息,军事,航天,医学,工业等领域有着广阔的应用前景,综述了近年来微光机电系统的发展和应用。     

基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件

光学导向逻辑器件是采用光开关网络执行逻辑运算的典型应用,光学网络中每一个开关的状态由施加到该开关的电学布尔信号决定。网络中每一个光开关的操作都是独立于其他光开关的操作,并且操作运算结果以光速在网络中传播。因此,光学导向逻辑器件具有非常高的运行速度,且总延迟非常小。硅基微环谐振器由于其尺寸小、功耗低、与CMOS工艺兼容等特性成为构建光学导向逻辑器件的理想单元器件。基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件很容易实现大规模集成和低成本制备,已经提出并实现的基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件包括"或/或非"、"与/与非"、"异或/同或"、编码器、译码器和半加器等。回顾了本课题组基于硅基微环谐振器实现的光学导向逻辑器件的研究成果和该领域的最新发展。     

硅基微光学平台的设计和制作北大核心

微型的、可重复装配的、硅基的微光学实验平台和操作平台对于实现光学分析仪器的微型化具有重要的研究意义。设计制作了一种硅基的微光学平台,它包含有微光学基板和微光学夹持片。首先采用有限元分析软件Comsol对微光学夹持片的关键结构即弹片进行了应力仿真,确定了弹片在被拉伸过程中断裂时的最大位移,而后在此基础上设计了一种微光学基板和几种微光学夹持片。实验中采用微电子的工艺,通过配合使用电感耦合等离子体(ICP)干法刻蚀和各向异性湿法腐蚀工艺制备了微光学基板和微光学夹持片的样品。最后将二者装配在一起,从而建立起一个硅基的微光学平台。并且,夹持片可以在基板上实现滑动和重复装配。     

光学和光电子系统用的微机械加工技术

回顾了微机械加工技术的最新进展,介绍了自由空间微型光学试验平台和光预对准的概念以及微机械加工的光学器件实例。     

一种手持式微光夜视瞄准镜光学系统设计

根据客户指标设计了一种手持式微光夜视瞄准镜的光学系统,能够满足昼夜两用.首先根据客户指标计算了光学参数,选取了CMOS探测器件和显示屏,然后设计了微光物镜和目镜,最后的像质评价结果表明,光学系统成像质量良好,可以满足实际工程使用需求.     

微光电子集成芯片及其应用

一、引言目前,半导体科学技术在低维结构物理、微腔物理、光学量子器件及电学量子器件、超高速电子器件与集成电路、微光电子集成芯片、微光机电系统(MOEMS)器件等方面的研究与发展,其特征尺寸都已进入深亚微米、十纳米以至纳米量级。所研究对象的低维化和结构的微细化不仅是其性能改善的要求,更重要的是将可能导致一系列物理效应的发现     

微光刻与微/纳米加工技术

介绍了微电子技术的关键工艺技术——微光刻与微/纳米加工技术,回顾了中国制版光刻与微/纳米加工技术的发展历程与现状,讨论了微光刻与微/纳米加工技术面临的挑战与需要解决的关键技术问题,并介绍了光学光刻分辨率增强技术、下一代光刻技术、可制造性设计技术、纳米结构图形加工技术与纳米CMOS器件研究等问题。近年来,中国科学院微电子研究所通过光学光刻系统的分辨率增强技术(RET),实现亚波长纳米结构图形的制造,并通过应用光学光刻系统和电子束光刻系统之间的匹配与混合光刻技术及纳米结构图形加工技术成功研制了20～50nm CMOS器件和100nm HEMT器件。     

光学和光电子系统用的微机械加工技术

回顾了微机械加工技术的最新进展, 介绍了自由空间微型光学试验平台和光预对准的概念以及微机械加工的光学器件实例。     

微光学元件

远在20世纪80年代,长距离通信工业是最先使用微光学元件的产业之一.半导体激光器、微光学元件和光纤集成为小的组件,成为高效光学网络的经济基础.今天,微光学元件已是畅销商品,并在许多工业领域中成为关键的组成部分,其增长率高于工业平均增长率.基于微电子工业的经验,几家研究所和公司研究了用光刻法加工小透镜的技术,也就是用光能刻蚀和熔融玻璃或光刻胶.这些单位一方面加工生产直径小到几μm的可复制的结构,但另一方面其有限的光学质量又限制了应用的数量.正在研究的高分辨率微机械设备将为透镜、棱镜和反射镜形成轮廓分明的光学结构开辟新的可能性.此外,生产的微光学元件不仅可以当作单独的透镜系     

《微光学和纳米光学制造技术》介绍

微纳米光学的重要特征是光学结构和器件的特征尺度在微纳米量级,是微纳米技术与微电子、激光、光电子、通信等多学科交叉而迅速发展起来的一门科学。微纳米光电元件和系统在发展上最重要的优势,除了具备体积微型化、重量超轻、集成化、规模化和低成本外,更值得注意的是可以通过微纳光学制造技术,预先能够将     

二元衍射光学

文章综述了二元光学与衍射光学的发展历史、研究现状以及广泛的应用价值和前景。它研究的物理内容分为两个方面，即用光学的标量衍射理论去研究和设计二元衍射器件与光学电磁矢量衍射的基础研究。在众多采用标量衍射和设计方法中，重点叙述了Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｏｎ算法和模拟退火算法，同时，简洁地介绍了掩制备－光刻－离子蚀刻－复制－套研制二元衍射器件的技术流程。最后，以较多篇幅介绍二元衍射光学在激光波面校正、相干合成、微透镜阵列、红外系统、光雷达、光通信与光计算等方面的应用。     

微纳结构非线性光学及其全光调控研究进展

随着微纳光子学的提出与发展,在纳米尺度上操纵和控制光子,发展体积更小、速度更快的光子器件,实现全光集成,已成为国际研究前沿和新技术领域竞争的热点。其中以光子晶体、表面等离激元微纳结构为代表的微纳光子学研究及应用在国际上得到了广泛的重视和蓬勃发展,特别是其微纳结构的非线性光学、全光调控与器件的应用研究。本文主要综述了微纳结构增强的光学非线性及其非线性全光调控研究进展。     

投影光学10年回顾与展望

早在10年前,我们已经开始研发微显示投影机,但在研发过程中遇到很多投影光学方面的问题,例如,光学引擎、X棱镜、二向色分光镜、偏振分光镜(PBS)以及复眼透镜等器件的研发都成为光学工业的新课题。经过10年努力,我们已完成对传统的光学工艺的改造,可以生产许多种新型光学元器件,并且由一个进口国变成一个出口国。在我国,投影光学的发展前景十分广阔。     

回音壁模式光学微腔及其应用研究进展

近年来,高品质因子的回音壁模式（WGM）光学微腔发展迅速,成为光学和物理领域的热点研究。光学微腔是一种微型光学元件,由于其微小的尺寸和高品质因子,可以加强光与物质的相互作用并使光在其中长时间存留。WGM光学微腔是光学微腔的典型代表之一,具有体积小、灵敏度高和寿命长等优点,目前,基于WGM光学微腔的应用主要集中在各类传感、激光器和滤波器等领域。然而,当前对WGM光学微腔的研究还未实现大规模生产,仅处于实验室研究阶段,工业化生产还存在成本高、制作工艺困难等缺点。文章重点介绍了WGM光学微腔的研究进展,阐述了回音壁材料对Q值的影响,近几年WGM光学微腔在传感、激光器和滤波器领域的应用,并提出了在可能实现全光网络的未来WGM光学微腔存在的挑战及进一步研究方向。对于后续研究,文章认为首先需降低成本、缩短时间,提高制备工艺的精度和效率;其次,需要解决微腔与光学器件耦合的问题,提高耦合效率并提高抗干扰能力;最后,需要解决腔体对环境的敏感性问题,以确保微腔在制备滤波器等器件时具有良好的稳定性。     

集成电光频率梳研究进展（特邀）

光学频率梳是由一系列离散且等间隔分布的频率成分所组成的光谱结构,作为光谱分析的天然刻度尺,其已广泛应用于光谱学、精密测量、光通信、传感等多个领域。光学频率梳根据其产生技术可分为基于锁模激光器的光学频率梳、克尔微腔光学频率梳、电光频率梳。电光频率梳由于其频率间隔可调、梳齿功率较高、可实现微波到光波的转换等优势,得到了充分发展。但传统电光频率梳的产生器件存在体积大、功耗高的缺点,限制了其进一步应用。随着微纳加工技术的不断发展,越来越多的材料应用于片上集成光学器件,包括硅、氮化硅、氮化铝、磷化铟、铌酸锂、砷化铝镓等。集成电光频率梳器件具有体积小、功耗低等优势,是构建光电集成芯片的重要器件。文中旨在对集成电光频率梳的研究现状进行综述,首先介绍光学频率梳的类型,并详细论述电光频率梳的产生机制;其次介绍产生集成电光频率梳的材料平台、相应的光梳性能指标及其应用;最后基于目前集成电光频率梳领域存在的问题,对未来的研究趋势做出展望。