16×16光开关微镜阵列

设计、制造和测试了一种实现16×16 MEMS光开关的高反射率、大角度静电扭转制动型微镜阵列.该阵列的微镜可进行90扭转并保持稳定的扭转状态以对入射光进行导向.针对微镜的扭转驱动特性,提出了相应的机电模型.通过单片集成光纤槽,实现了光纤.微镜.光纤的无源对准.测试结果表明,微镜反射率为93.1%～96.3%,最低插入损耗为2.1dB,另外,在经过15min的5～90Hz,3mm振幅的振动测试后,光开关的插入损耗的改变值仅为±0.01dB.     

基于DMD滤波器的波长间隔可调谐的双波长单纵模光纤环形激光器

提出一种稳定的波长间隔可调谐的双波长单纵模环形光纤激光器。在复合环形谐振腔中,采用由数字微镜装置（DMD）滤波器和两个不同长度的次级环形谐振腔组成的多重滤波的方式来选择激光器的工作模式。其中,DMD滤波器可以从掺铒光纤的自发增益谱中任意选择两个波长并将它们耦合进光路中;次级环形谐振腔作为模式滤波器,可以保证激光器输出单纵模激射;利用非线性光子晶体光纤（HN-PCF）的四波混频（FWM）效应,使激光器输出均衡平稳的双波长激射。在室温条件下,不用移动实验装置中的任何器件,通过将位置不同的光栅映射在DMD滤波器上来实现双波长间隔可调谐,调谐范围为0.165nm到1.08nm,调谐步长为0.055nm。     

基于DMD的红外双波段景象模拟投影光学系统设计

本文针对动态红外景象模拟的应用需求,设计了基于数字微镜器件（DMD）的共轴红外双波段（中波3~5μm和长波8~12μm）景象模拟投影光学系统。该系统结构简单,仅由4片球面透镜和1个投影棱镜组成,使用Ge、ZnS和ZnSe三种普通红外材料校正红外双波段色差。在截止频率17lp/mm、像距5.1mm时,红外中波的调制传递函数（MTF）大于0.7;红外长波MTF大于0.4,接近衍射极限,像质优良,满足红外景象模拟器的总体设计要求。     

气体检测中基于MEMS技术的近红外光谱仪设计

根据传统近红外光谱仪的不足,利用MEMS微镜设计了近红外光谱仪的光路,并给出了仪器的设计框架,设计了仪器的上位机程序;利用单色仪和29.4%的甲烷气体样品和对样机进行测试,实验结果表明:在10～35℃内,仪器波长稳定性小于2 nm,并能够观测到甲烷在1650 nm附近吸光度约为0.01的吸收峰。MEMS技术应用在近红外光谱仪中,对于气体检测是可行的,并且能够使仪器做到便携式。     

微透镜阵列薄膜定向增强OLED耦合效率的研究

利用微透镜阵列(MLA)薄膜定向增强有机发光器件(OLED)耦合效率,采用光线追迹方法模拟了不同长短轴比的椭圆形MLA对OLED光的定向增强作用。采用数字微反射镜器件(DMD)并行光刻和热回流相结合的方法制作了MLA模版,经过电铸、压印得到MLA薄膜。理论模拟和实验结果表明,利用MLA可以定向提高OLED的出光效率,圆形MLA可提高垂直OLED基底表面方向的亮度42%;椭圆形MLA可实现OLED在长短轴方向上30°的半强度角度差,总的提取效率可提高30%以上。     

新型高灵敏度低功耗的磁场传感器设计与模拟

提出了一种用于微弱磁场检测的新型MOEMS磁场传感器结构,包括MEMS微扭转敏感结构、磁性敏感薄膜和光学检测部分.文中分析了器件的磁敏感原理和光学检出原理,给出了器件的结构参数、模态分析和综合设计考虑,并利用Matlab进行了解析计算,通过ANSYS进行了模拟仿真分析.分析结果表明:通过双光纤准直器和光电探测器监测微扭转镜面的扭转,该器件可以实现60nT的磁场探测,其探测灵敏度可以达到0.6dB/μT.     

硅KOH腐蚀<100>晶向凸角补偿技术及应用

在(100)硅上制作边沿<100>晶向的长方形掩模,用KOH各向异性腐蚀液腐蚀可制得竖直微镜,这种微镜存在凸角削角问题.研究了边沿<100>晶向掩模的凸角补偿技术,提出了2种凸角补偿图形,并应用于竖直微镜制作.实验表明:"工" 形补偿可获得方正的反射面;"Y"形补偿的微镜,反射面呈底角为75.96°的梯形.经补偿后的微镜,可提高光开关切换光束效率.讨论了(100)硅的<100>晶向掩模凸角补偿技术应用于微机械加速度计质量块制作的可能性.     

基于DMD的外腔量子点激光器性能研究

为了取得更加完善的外腔量子点激光器(QDL)测试 数据,构建了基于数字微镜器件(DMD,digital micro-mirror device)的InAs/InP量子 点外腔QDL。测量了其 光谱特性以及调谐范围,得到了基于DMD的外腔QDL调谐范围和相应的模式变 化。在理论和实验上与基于光栅的外腔QDL性能进行了比较,得到了在角色 散和反射光谱中与光栅的区别,实现了将DMD应用于外腔QDL中而获得的一种 新方法。     

DMD衍射特性及其在红外场景仿真中的应用

为了提高基于数字微镜器件(DMD)的红外场景仿真系统输出图像对比度,分析了DMD的结构及工作原理,利用其类似闪耀光栅的结构特点,建立仿真模型.利用傅里叶光学分析其衍射特性,并用MATLAB进行仿真.当单色平行光入射,通过改变输入光波波长,分析衍射光强分布变化,得出入射光波波长与微镜片越相近,衍射效果越显著;通过改变入射角,分析衍射光强变化,得出在一定范围内改变入射角,衍射光强发生偏移,对输出图像影响发生变化.在红外场景仿真系统中,可以通过改变光源入射角提高输出图像的的对比度.     

基于数字微镜的旋转体扫描3维显示系统

体3维显示是真3维显示领域最前沿的一种解决方案,其优点是可以直接、多人、多角度同时观察。为了在真实空间显示复杂3维图像,研究并实现了一种基于数字微镜的被动式旋转体扫描3维显示系统,即首先利用人眼的视觉暂留特性,通过数字微镜将序列2维图像切片快速投影至旋转屏来完成真实3维图像的显示;同时分析了系统的组成和原理,并详细讨论了成像空间、体素激活装置和体3维引擎的硬件设计思想与软件核心算法。三棱锥和飞机实体模型的3维显示实验结果表明,用户可在360°范围内观察到轮廓清晰、立体感强的物体3维图像,说明该系统具备在真实空间显示复杂3维立体图像的能力,也说明方案是有效且实用的。