微反射镜阵列器件技术及其应用

概述了微反射镜阵列器件的分类、其主要驱动方式,以及现有商用阵列器件的情况。就4种驱动方式,介绍了其机电特性和工艺特点,并进行比较分析,指出选择驱动方式应依据应用的性质、工艺集成难度和成本效益原则。总结了微反射镜阵列器件在5个方向的应用。最后,阐述了微反射镜阵列器件技术展望。

用月球激光发射系统取代月球激光后向反射镜阵列的建议

基于对Apollo激光后向反射镜阵列的研究,提出用类似于"玉兔"月球车的月球激光发射系统取代月球激光后向反射镜阵列的建议,由地面上的月球激光测量系统实施单程激光测距,达到精确测量地月距离的目的。建议能够开创月球探测技术新途径。

微反射镜阵列在光束整形中的应用

在激光的实际应用中,需要利用光束整形技术将激光器的输出光束调制为期望的光强分布。微机电系统的发展为光束整形提供了一种解决方案。采用微反射镜阵列,实现了激光光束的整形。基于随机化的思想提出了相应的算法,分析了算法在不同单元数目和不同噪声水平下的表现,为实际应用提供了有价值的参考依据。最后,建立了实际的光路模型,进行了光线追迹,给出单模高斯光束以及考虑噪声情况下的仿真结果。分析结果表明,使用微反射镜阵列可以有效地实现不同输入下的激光光束整形,并且具有极大的灵活性,为光束整形提供了一种新的手段。

下一代太空望远镜大面积、可独立寻址的微反射镜阵列的封装

用来替代哈勃望远镜的下一代太空望远镜 (NGST)的开发和部署是美国航空与航天局(NASA)为推进宇宙探索的一个挑战性项目。NGST上装配一个包括 0 .6～ 5 μm多目标分光计的照相机 /分光计系统。为从太空的不同区域有选择地将光线引导至分光计 ,采用可独立寻址的微电子机械反射镜阵列作为分光计的狭缝掩模。Goddard太空飞行中心的NASA小组设计了一套能够满足系统要求的集成微反射镜阵列 (MMA/CMOS)驱动器芯片。样机的芯片构造和检测结果均符合预期要求。欲构建完全基于MEMS的狭缝掩模 ,设计要求 4片大规模集成芯片以 2× 2镶嵌方式精确排列 (至少为 9cm× 9cm)。另外 ,必须在低于 4 0K温度条件下掩模才能发挥作用。上述要求对集成MEMS芯片的封装提出了严峻的挑战。本文对 2× 2掩模中的大面积MEMS芯片的粘附、调整定位以及将其与系统的其他部分互连的构想进行了讨论。用倒装技术将大面积芯片焊接到硅基板上 ,解决了由于芯片和基板之间热膨胀系数失配而产生的整体热机械应力的问题 ,利用软熔过程中焊接凸点的复原力自动对准芯片。可行性实验 (实验中利用具有二维阵列焊盘的“机械”芯片 )表明 ,可粘附芯片以产生密堆积的镶嵌模式 ,芯片间的相对倾斜角小于 0 .0 5° ,符合系统的要求。热应力模拟结果表明 。

具有快速响应的MEMS同步反射镜阵列

台湾Tamkang大学和台湾国立大学的研究人员正在开发出一种能使激光打印机打印速度更快、消耗功率更低的新型微反射镜阵列.将每一个反射镜像元分割成由许多较小的反射镜构成的阵列,因而使同样面积的反射镜能耗更少.这种新器件包含一种能使反射镜保持在子像元锁相状态的机构,因此提高了它的光效率.这一研究目前只处于初期的样机研制阶段,但研究人员已经证明了这种阵列器件的同步技术的工作原理,并能制造出器件所需的各种结构.

微反射镜阵列角位置检测中的光斑串扰抑制算法

针对微反射镜阵列(MMA)微反射镜集中度高、尺寸小,在实际检测过程中相邻镜面反射光容易出现串扰的问题,提出了一种用于微反射镜阵列角位置检测的光斑串扰抑制算法。对照射到阵列中待测微反射镜及邻域微反射镜上的光强进行标定,通过求解光强矩阵方程获得每个微反射镜的角位置信息。仿真结果显示,在检测光斑尺寸大于单个微反射镜尺寸的串扰情况下,该方法的检测精度可保持10μrad以上,满足光刻机使用指标需求。所提出的检测方法可有效解决MMA检测过程中的串扰问题,对光刻机自由光瞳照明模块的角位置检测具有重要意义。

基于微反射镜阵列的光刻照明模式变换系统设计

光源掩膜协同优化是45 nm节点以下浸没式光刻提高分辨率的重要途径之一,为了重构其优化后输出的像素级光源,提出了一种基于可寻址二维微反射镜阵列的新型照明模式变换系统设计方法。分析了减少重构光源所需微反射镜数量的原理,结合成像与非成像光学,利用柱面复眼透镜,获得了入射到微反射镜阵列上的非均匀的特定光强分布,基于此光强分布对微及射镜二维偏转角度进行了模拟及优化,并对该照明模式变换系统进行仿真,结果表明,光瞳重构精度小于2.5%,X,Y方向光瞳极平衡性小于0.5%,Prolith中重构光源的曝光性能仿真结果满足要求。与类似的系统相比,该系统仅用不足4000个镜单元即可达到设计要求,适用于集成度高的下一代浸没式光刻系统。

压电薄膜自适应变形微反射镜阵列研究

介绍了自适应光学系统中的一种全新的基于Pb(ZrxTi1-xO3)(PZT)薄膜的微反射镜阵列。通过控制PZT薄膜两端电压实现微镜单元的微量形变,改变反射镜局部面形,校正畸变波面的波差,改善成像质量。该方案在重掺杂Si片基底上依次制备PbTiO3(PT)、PZT,最后镀Al作为反射面,形成Si/PT/PZT/Al的膜层结构。对制备完全的试片在数字波面干涉仪上进行了形变测试,尽管受到了薄膜热形变作用的影响,仍实现了约1.2μm的可控形变,证明该方案用做自适应变形反射镜的可行性。

微光学电子机械系统中的微型反射镜阵列的应用前景

综述利用微加工技术制作微型反射镜阵列 ;简要叙述其发展历程 ,着重阐述其主要功能和优点。分类分析微镜阵列的基本工作方式和主要应用领域及其发展方向 。

基于遗传算法的微反射镜阵列角位置分布算法

自由光瞳照明技术是28 nm及以下节点浸没光刻机中一种重要的光刻分辨率增强技术,其通过微反射镜阵列(MMA)调整光束的角谱来实现任意照明模式,MMA角位置分布对自由光瞳照明技术的应用具有重要的意义。提出了基于遗传算法的MMA角位置分布算法,该算法相比基于模拟退火算法的MMA角位置分布算法,迭代速度提高了10倍以上,并且该算法得到的MMA角位置分布可精确复现目标光瞳强度分布。光刻性能仿真结果表明,对于数千种光刻胶曝光图形,算法光瞳和目标光瞳的光刻胶曝光图形不对称性分布的方均根(RMS)值基本一致,关键尺寸差异分布RMS值均小于0.5 nm。

深紫外光刻照明系统的微反射镜阵列公差分析

为满足45 nm及其以下节点光刻技术对照明系统的需求,将深紫外光刻照明系统的光束整形单元所采用的微反射镜阵列(MMA)作为关键器件,以实现满足光源-掩模联合优化(SMO)技术需求的任意照明光源。根据MMA结构参数和加工制造调整特性,分析MMA角度误差类型。在此基础上,利用蒙特卡罗公差分析法模拟实际加工制造调整的过程,通过分析微反射镜角度误差对曝光结果的影响,制定了满足曝光要求的角度公差。结果显示,当MMA在正交方向上的角度调整公差和加工角度公差分别在(±0.04°,±0.06°)、(±0.04°,±0.04°)范围内时,系统曝光得到的特征尺寸误差(CDE)在98.1%的置信概率下小于0.33 nm。

一种ICF用新型可阵列反射镜架结构

运用并联机构原理设计了一种新型惯性约束聚变(Inetial Confinement Fusion,ICF)用可阵列反射镜架结构,并用坐标变换方法分析了机构的调整正交性与旋转轴正交性之间的关系.装置的实际测试结果表明调整正交性与分析结果一致,并且反射镜架的稳定性以及调节准确度均能符合ICF装置的使用要求.

ICF用阵列腔镜及阵列伺服反射镜的新型反射镜结构

介绍了一种新型伺服反射镜,它用单框架结构、用一点支撑两点调整实现反射镜的两维角度调节。新型伺服反射镜有结构简单,体积小,并有调整灵敏度高,稳定性好的特点,可在各种角度下使用,并可以用多个单元组成阵列式伺服反射镜、阵列腔镜。这种新型伺服反射镜及相应的阵列式伺服反射镜、阵列腔镜适用于大型ICF装置。

ICF驱动系统中新型阵列式镜架的设计研制

介绍了一种新型伺服反射镜单框镜架结构,它用一点支撑两点调整实现反射镜的两维角度调节。新型伺服反射镜镜架结构具有结构简单、体积小、调整灵敏度高、稳定性好的特点,可在各种角度下使用,并可以用多个单元组成阵列式伺服反射镜、阵列腔镜。这种新型伺服反射镜及相应的阵列式伺服反射镜、阵列腔镜适用于大型ICF驱动器。

动态红外场景投射器研究新进展

介绍了动态红外场景投射器的作用、主要评价参数、分类和达到的技术性能指标,给出了自行研制开发的切变聚合物网络液晶光阀(SLCLV)和微反射镜阵列(DMD)两种动态红外场景投射器的测试结果,满足了高帧(>100Hz)、高分辨率(≥1024×768)半实物仿真的发展需求。

红外动态目标模拟器驱动及控制系统设计

红外动态目标模拟器系统是红外制导武器半实物仿真系统中的关键设备。以某型空地导弹导引头半实物仿真系统为应用对象,以微反射镜阵列(DMD)为核心器件,针对DMD型红外目标模拟器的对比度、灰度等级和分辨率等关键技术指标,设计开发了基于DMD的动态红外目标模拟器系统。首先介绍了DMD芯片的工作原理和灰度成像原理,其次对同步驱动、数据加载和脉宽调制等关键电路进行详细设计,开发完成了DMD驱动及控制系统电路,设计完成了基于DMD的红外动外目标模拟系统。该模拟器目前已经成功应用于某型红外成像导引头半实物仿真测试系统中,逼真度和实时性高,涉及的关键指标得到了改进和提高。

红外动态场景目标模拟器系统设计

红外动态目标模拟器系统是红外制导武器半实物仿真系统中的核心设备,具有重大的军事和经济意义。以某空地导弹成像导引头半实物仿真系统为应用对象,采用微反射镜阵列(DMD)为核心器件,设计开发了基于DMD的大场景红外动态目标模拟器系统。针对模拟器系统的分辨率、对比度、最小可分辨温差、灰度等级等关键技术指标,对DMD芯片的信号解码、图像规格化、同步驱动和脉宽调整等关键技术进行了研究和设计,并采用Sensor-Vision模块实现了基于DMD的红外动外目标模拟系统动态场景实时生成。该模拟器系统各项参数达到设计要求,逼真度高,取得了理想的应用效果。

基于DMD的动态红外成像仿真系统设计及实现

红外场景仿真器是红外制导武器半实物仿真系统中的核心设备。该文章以某型号反坦克导弹导引头半实物仿真试验为应用对象,以微反射镜阵列(DMD)为基础,采用Vega Prime软件及其红外模块为开发工具,开发完成基于DMD的动态红外成像仿真系统;对成像制导仿真系统结构、红外场景产生器、红外图像生成软件系统分别进行了研究和设计,并对设计的红外场景产生器关键指标进行了测试评估;设计的仿真器系统已经成功应用于某型红外成像导引头半实物仿真测试系统,模拟的场景真实、逼真度高、红外效果好,取得了理想的应用效果。