微光电子机械系统技术及其应用

概述微光电子机械系统(MOEMS)技术发展历史,分析其现状。以美国陆军研究开发和工程指挥部的"战略研究规划"中的7个研究领域为例,分析MOEMS技术应用潜力和未来发展趋势。提出现在MOEMS工程遇到的技术挑战:MOEMS加工工艺,达到全反射的光学表面的加工工艺,可与电子线路和MOEMS集成兼容的CMOS半导体材料,MOEMS器件的组装。

微电子机械系统/微光学电子机械系统的特性及应用

本文扼要介绍微电子机械系统和微光学电子机械系统的功能、主要产品的特性、可应用领域及未来发展趋势。

反射式微光机电系统(MOEMS)的研究现状与展望

反射式微光机电系统是微光机电系统中的重要组成部分,近年来得到了较快的发展。介绍了反射式微光机电系统(MOEMS)的研究现状和最新进展。根据反射式微光机电系统的分类,列举了一些具有代表性的反射式MOEMS器件。简要介绍了反射式MOEMS的加工工艺;阐述了反射式MOEMS的应用领域;展望了发展前景。

微光机电系统(MOEMS)的研究现状及展望

微机械加工技术的发展为MEMS与微光学技术的结合应用提供了可能。MOEMS作为一个新兴的多学科交叉的研究领域正在兴起。着重介绍了建立在MEMS工艺基础上的MOEMS技术近年研究和开发取得的一些新进展及国内研究现状 ,阐述了MOEMS的基本特征 ,列举了一些典型的MOEMS系统 。

光通信用微光电机械系统(MOEMS)——欧洲工业活动的现状及未来的发展趋势

近年来 ,光纤远程通信市场的发展令人瞩目。 1999～ 2 0 0 0年 ,世界大型企业集团用于收购公司及购买新技术的资金达 110 0亿美元。光纤远程通信市场的发展不断地激励着新企业的诞生。以 2 0 0 1年为例 ,在欧洲和美国 ,每月均有 2～ 5家公司创立。此外 ,在光纤远程通信领域还聚集了大量来自投机资本家的巨额投资。光纤远程通信现已成为微系统技术一直在寻找的极具潜力的新应用领域。因远程通信中的全光路由系统的路由功能可通过MEMS元件实现 ,而MEMS是惟一可实现大型矩阵尺寸交叉连接的技术。此外 ,由于对网络内部件的需求不均衡 ,对网络部件重新配置 (如创造具有更高容量的区域 )的需求呈不断增长趋势。MEMS元件适用于重新配置功能 ,如波分复用 (WDM )插 /分元件、光交叉连接或光开关。

晶圆键合技术与微电子机械系统新进展

概述了晶圆键合技术穴WB雪和微电子机械系统穴MEMS雪的新进展。介绍了晶圆键合工艺、技术要求、应用选择以及对MEMS的作用;展示了MEMS制造技术和应用前景。

微光机电系统(MOEMS)研究综述

在过去的十几年里,随着微机械加工技术的惊人发展,微机电系统(MEMS)与光学技术的结合应用成为可能,这种结合体被称为微光机电系统(MOEMS)。作为一个新兴的多学科交叉的研究领域,其也成为了光学器件发展的新方向。本文阐述了MOEMS基本理论、方法;介绍了MOEMS技术在国内外的发展现状及这一技术最新取得的进展;分析了光学系统中引入MEMS的重要性;列举了一些有代表性的MOEMS器件,并介绍了它们的制作过程以及它们与其它常规器件相比的性能优势;最后描绘了MOEMS技术的发展前景。

MOEMS光学系统的发展与应用

概述了MOEMS光学系统的种类和特点,介绍了几种主要的MOEMS光学产品、机理和应用方向,阐明了其作为光电技术的前沿所具有的重要作用和广阔前景,提出了相关的研究建议。

基于单质量块微纳光栅泰伯效应的双轴MOEMS加速度计

对一种基于单质量块微纳光栅泰伯效应双轴微光机电系统(MOEMS)加速度计进行了设计、加工与测试。利用有限元分析和时域有限差分法分别对双轴加速度计的敏感结构和光栅参数进行仿真优化。在保证加速度计高集成度的同时,为了实现双轴加速度的高精度测量,采用不同周期的两组光栅进行双轴加速度检测,通过磁控溅射工艺将两组光栅结构沉积在质量块的不同区域,最终通过阳极键合方式实现该双轴MOEMS加速度计的制备。实验结果表明,光栅泰伯效应双轴MOEMS加速度计x轴与y轴的灵敏度分别为3.36和3.54 V/g,零偏稳定性分别为25.53和20.91μg@1 s。该研究为实现高精度多轴加速度计提供了一种新的方法。

微纳光栅MOEMS加速度计优化设计与测试

提出了一种基于微纳光栅泰伯效应的微光机电系统(MOEMS)加速度计,通过Comsol软件对加速度计结构和光栅结构参数进行优化,使其在20g量程范围内获得较大的结构灵敏度和衍射效应灵敏度,同时通过仿真分析了该结构的交叉轴串扰情况。由于受外界温度起伏影响,双层光栅结构间距受热膨胀系数的影响产生相对位移。为了减小由于温度起伏对光栅加速度计零偏的影响,采用温度闭环反馈控制技术将加速度计温度变化控制在±10 mK范围内。经实验测试,加速度计零偏稳定性达3.7μg,相较于无温控情况提升了近7倍。最终实现光栅MOEMS加速度计的灵敏度达5.23 V/g,线性相关系数为99.9%,分辨率达286.8μg。

光栅MOEMS加速度计温度特性

由于硅微机械加速度计受温度影响,导致硅弹性模量和热膨胀系数发生变化,造成微光机电系统(MOEMS)加速度计标度因数漂移、测量稳定性下降等问题。首先,采用COMSOL软件对光栅MOEMS加速度计微机械结构部分进行了温度特性仿真,分析了硅弹性模量温度系数和热膨胀系数对光栅MOEMS加速度计微机械结构标度因数和零位的影响。其次,设计了温控精度达0.1℃的温度控制系统,并利用该系统对加速度计进行温度控制。最后,对光栅泰伯效应MOEMS加速度计温度特性展开测试,结果表明,加速度计的标度因数随温度升高而增大,零偏稳定性随温度的升高而降低,加速度计标度因数温度系数为0.30 V·g^(-1)·℃^(-1),零偏稳定性温度系数为-7.78μg/℃,其变化趋势与仿真结果一致。这为实现全温范围下高精度MOEMS加速度计奠定了基础。

电磁式MOEMS扫描光栅微镜驱动系统优化设计

基于工农业发展对微型近红外光谱仪的需求,对用于微型近红外光谱仪的电磁式微光机电系统(MOEMS)扫描光栅微镜的驱动系统进行优化设计,从而解决扫描光栅微镜驱动信号大、扫描角度小等问题。通过对构成其驱动系统的线圈匝数、线圈间距等参数进行仿真分析,得到最优参数:驱动线圈在内圈、角传感线圈在外圈且以差分形式排布在驱动线圈两侧,驱动线圈匝数为21匝,角传感线圈匝数为2匝,线圈间距为0.020 mm。实验结果表明:驱动频率为604.4 Hz,驱动线圈电阻为114.537Ω,两端角传感线圈电阻分别为404.820和404.970Ω;驱动电流为5 mA时,偏转半角达到6.321°,机械偏转角达到12.642°,并且角传感器灵敏度为1.4425 mV/°。因此,电磁式MOEMS扫描光栅微镜具有驱动信号小、偏转角度大和灵敏度高的特点。研究结果对于扩大近红外光谱仪的光谱检测范围以及提升检测精度具有实际应用价值。

MOEMS陀螺的谐振腔设计

微光机电(MOEMS)陀螺代表着微型光学陀螺的重要发展方向,而MOEMS谐振腔的设计是谐振式MOEMS陀螺的核心技术.提出了一种新颖的基于微纳米加工技术的MOEMS空间谐振腔结构,介绍了其工作原理和系统构成.建立了谐振腔的数学模型,并利用MATLAB软件对其重要参数进行了仿真计算及分析.为提高谐振腔清晰度及系统测量精度,优化了谐振腔输入输出镜的技术指标,并在此基础上完成了谐振腔的微加工工艺设计.结果表明:所设计的谐振腔清晰度可以达到346,陀螺极限灵敏度为0.25(°)/h,同时可以有效克服克尔效应、背向散射、偏振等光路噪声的影响.

垂直梳齿驱动的大尺寸MOEMS扫描镜

提出了一种采用垂直梳齿驱动器驱动的大尺寸、大扭转角度、低驱动电压微光机电系统(MOEMS)扫描镜。理论分析了垂直梳齿驱动器的工作原理,研究了垂直梳齿的制作工艺,采用体硅加工工艺结合硅-硅键合工艺制作了垂直梳齿驱动的MOEMS扫描镜。制作的扫描镜镜面尺寸为3mm×2mm,谐振频率为1.32kHz。测试表明,该扫描镜镜面具有很好的光学表面,其表面粗糙度的均方根只有8.64nm;扫描镜在驱动电压为95V时可以实现最大2.4°的扭转角度;测得其开启时的响应时间为1.887ms,关断时的响应时间为4.418ms。

微光学机电系统的发展和应用

论述了微光学机电系统（ＭＯＥＭＳ）的研究状况和已研制的系统的结构工艺与工作原理，对其发展和应用前景进行讨论。

体硅MOEMS阵列光开关的制作

设计了一种新型结构的MOEMS阵列光开关,开关由上电极阵列、倾斜下电极阵列和准直光纤阵列三部分组成。上电极阵列利用(110)硅片制作,其中包括反射镜阵列和扭臂驱动结构的上电极阵列。具有集成性好,制作工艺简单,微反射镜的表面平整垂直,各单元的微镜面平行,反射镜面的尺寸较大等优点。对光开关的参数进行了测试,指出了体硅MOEMS阵列光开关制作过程中存在的问题。

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。

应用于MOEMS器件的K9玻璃湿法刻蚀工艺的研究

介绍了以K9玻璃为基体材料MOEMS器件的湿法刻蚀工艺。选择了光刻胶,铬,氮化硅,ITO等多种材料作为基底材料抗腐蚀的掩膜,利用多种不同成分的刻蚀剂进行了对比刻蚀试验,研究了刻蚀环境温度对保护膜的影响。对比与分析了多种试验结果并对其适用范围进行了适当的评价。

微加工技术与微光机电系统的研究与应用

本文简要介绍了微光机电系统 (MOEMS)中的微加工技术 ,主要是硅微机械加工技术和LIGA技术 ,并介绍了微光机电系统在信息与通讯、汽车工业、生物医学、航空航天。