柔性仿生复眼成像系统探测机理模拟研究

提出了一种用MEMS工艺制作的新型的柔性曲面复眼探测器模型,它具有如昆虫复眼一样的曲面多孔径结构,体积小巧,探测视场大,探测灵敏度高,而且可以合并几个探测器而实现360°全视场探测,它具有对物体角运动十分敏感的特点,能简单而精确地探测出物体的角坐标方位和角运动速度.文中阐述了这种探测器的成像原理,探测器中的晶锥能起到限制杂散光和斜入射光的重要作用,从而使各个微透镜成像互补而不重叠,互不干扰,使系统实现镶嵌成像.并用光学设计软件ZEMAX设计出探测器模型,通过对多个角度的平行入射光成像效果验证了晶锥限制杂散光和斜入射光的重要作用.     

基于MOEMS工艺制作柔性光学传感器

基于MOEMS技术研究了一种用于仿生柔性光学传感器的曲面微透镜的制作方法.首先利用传统的光刻胶热熔工艺制作了平面微透镜阵列,然后利用深刻蚀(ICP)制作了一种硅岛阵列支撑结构,在硅岛上涂覆一层聚酰亚胺,并固化,形成柔性的结构.利用这种技术所制作的微型光学传感器既具有一定的柔性,又具有一定的强度,而且与传统的硅工艺相兼容.     

微型光扫描器研究

设计了由正负微透镜阵列和压电陶瓷驱动器组成的微型光扫描器,它工作于中、短波红外光及可见光等波段,微透镜阵列规模为256×256元、单元直径为50μm,扫描视场角约为6.6°,扫描频率可达200Hz,体积小到几个立方厘米.实验测试表明微扫描器的设计参数与实验测量结果基本相符.     

基于新型压电驱动器的激光扫描器

在激光雷达等领域,通常希望激光光束实现低转动惯量高频率匀速扫描,而目前光束扫描器(如检流计式振镜、多面转镜等)很难达到这种要求,为此设计了一种基于新型压电驱动器的激光扫描器.激光扫描器基于-对新型的位移放大压电驱动器,有限元分析结果表明这种压电驱动器具有比传统杠杆式位移放大压电驱动器更好的高频特性.采用软件补偿和串联硬件陷波器相结合的开环控制方法,补偿压电陶瓷迟滞效应影响和抑制机械谐振,提高了扫描线性度,实现了高频三角波扫描.该扫描器还具有转动惯量低、体积小,结构简单、功耗低等优点.     

与光纤阵列耦合的微透镜阵列设计与损耗分析

设计了2种不同冠高的圆形微透镜阵列,将平行光耦合进16路单模光纤阵列和多模光纤阵列。每种微透镜阵列均由16个直径为120pm的平凸微透镜排成一行组成,相邻微透镜间距为127μm。模拟其成像特性知,2种微透镜可以将平行光会聚成在其像平面直径分别为8．0μm和32．5μm的光斑。分析了微透镜与光纤存在横向、纵向和角向误差3种位置失配时的耦合损耗,并得出对耦合损耗影响最大的因素是角向误差,由此得出：在微透镜与光纤耦合对准过程中,要注意减小角向误差。     

分视场成像光谱仪

设计了一种地面分辨率为5m(飞行平台20km),视场角为60°×60°的成像光谱仪系统.该系统采用了微透镜扫描器和微F-P腔可调协滤波器作为整个系统的核心器件.首先60°×60°视场分为四部分,然后微透镜扫描器将这四部分视场分次成像到CCD上,通过这种方法,不但获得了大视场,同时还保证了高分辨率.另一方面,微F-P腔可调协滤波器替代了传统的切换滤光片的方式,只要通过控制微F-P腔的腔长就能实现对特定波长的选择.