数字微镜器件(DMD)

数字式光处理(DLP—Digitallightprocessing)投影显示技术的核心是数字微镜器件(DMD-Digitalmicromirrordevice),它是一种基于半导体制造技术,由高速数字式光反射开关阵列组成的器件,采用二进制脉宽调制技术能精确地控制光源。叙述了用于DLP投影系统的DMD的原理、制造、性能和特点。

数字微镜器件用于并行共焦显微探测的研究

数字微镜器件(DMD)可以对反射后的光线进行分束,再经过透镜聚光后,能够形成点光源阵列,其中点的大小、间距都可以很方便地控制。相较于传统的微光学器件,DMD具有不可比拟的柔性,而且成本很低。利用DMD构建的数字并行光源可以用于并行共焦显微探测,实验搭建了一条适应于目前测量环境的光路,对比了周期不等的点光源阵列后,得到了在同时满足DMD和CCD的像素要求的前提下,阵列周期越小越能提高测量纵向分辨力的结论。

数字微镜器件(DMD)在相干光照明下的空间光调制特性

分析了DMD的微结构和工作原理;引入占空比因子,通过空间分区建立了较为完善的DMD空间光调制理论模型;根据该模型预测了经DMD调制后的频谱中,存在2个互补图像区域;沿这2个互补区域的对称轴方向各级衍射不含图像调制信息;设计了相干光照明下DMD空间光调制特性实验,理论与实验符合得很好.

基于数字微镜器件的激光光刻技术

数字微镜器件(Digital Micro-mirror Device,DMD)作为数字光处理技术(Digital Light Processing,DLP)的核心,可通过控制其反射微镜的偏转实现全数字化成像。基于DMD的数字光刻系统采用动态数字掩模的曝光方式,分辨率高、速度快、加工面积大,可用于制作复杂三维结构和表面浮雕结构。本文阐述了DMD的基本结构和工作原理,分析了其灰度调理机制和投影成像特性,介绍了基于DMD的数字光刻技术的两个重要研究方向:灰度光刻技术和微立体光刻技术,具体探讨了DMD在两种技术中的应用。

基于数字微镜器件的无掩膜光刻技术进展

基于空间光调制器的无掩膜光刻是光刻技术重要发展方向之一。近年来,随着数字微镜器件芯片集成度与性能的提高,数字微镜器件无掩膜光刻成为一种主要的数字光刻技术。由于可灰度调制的光反射式“数字掩膜”替代了传统光刻中使用的预制物理光掩膜版,该技术极大地简化了光刻制版流程,提高了光刻的灵活性,广泛应用于平面微纳器件、超材料、微流控器件、组织生物研究等领域。从数字无掩膜光刻原理出发,简要介绍了典型匀光照明系统结构与微缩投影系统结构,进而介绍了面向平面光刻的空间分辨率增强技术、灰度光刻技术以及三维微立体光刻技术的进展。最后,列举了几类典型的数字无掩膜光刻应用,并对其发展方向进行了展望。

DMD数字微镜器件与DLP投影技术一览

投影机长期以来一直只是一些专业和团体用户的选择。随着投影技术的发展和市场进步,价格的日趋走低,现在投影机已经开始进入家庭了。许多厂家都推出了万元以下的家用投影仪,可以方便地让用户搭建有己的家庭影院。而投影技术也从早期的CRT显示技术过渡到了现有的LCD、DLP主流投影显示技术。LCD投影技术是为大家所熟悉的,LCD投影机的市场占有率,目前仍居高不下。但与之争雄的DLP投影技术颇有后来居上的趋势。DLP投影技术是由德州仪器公司研发的一套全数字化显示解决方案。DLP技术的核心是DMD数字微镜器件。DMD器件由上百万个精微镜面纽成,每一个镜面都能前后翻动(开启或关闭),每秒可达五千余次。输入的影像或图形信号被转换成数字代码,这些代码再被用来推动DMD镜面。当DMD座板、投影灯、色轮和投影镜头协同工作时,这些翻动的镜面就能够一同将图像投射到演示墙面、电影屏幕或电视机屏幕上。

基于数字微镜器件的共焦显微镜的设计与实验

单点式共焦显微镜由于扫描速度低,光能利用率不高逐渐被多点并行的扫描方式代替。现有的并行扫描方式同样存在一些缺点,限制了测量精度的进一步提高。本文研究了基于数字微镜器件(digital micromirror device,DMD)的多路并行共焦显微镜。利用计算机程序控制DMD芯片上微镜的偏转状态,从而对光源进行调制,形成多路光束,其作用相当于可以控制的虚拟针孔阵列。设计了基于DMD的共焦检测光路,采用分光片的方法解决了由于分光棱镜内表面反射造成的重像干扰问题。对所搭建的光路进行了深度响应曲线测试实验,并且建立了基于DMD的共焦显微镜样机。样机的测量实验结果表明:基于DMD的共焦显微镜不仅具有较高的分辨率,并且具有扫描速度快、测量范围大的优点。

基于数字光刻技术的光纤端面微光学器件制作

本文提出采用DMD数字光刻技术制作光纤端面微光学器件,基于DMD数字光刻系统,建立了用于制作光纤端面微光学器件的双光源DMD数字光刻系统。利用双光源DMD数字光刻系统,在芯径为62.5μm,外径为125μm的多模光纤端面上制作了具有耦合作用的环形光栅。本技术中光纤端面微光学器件的掩模由计算机控制输出,具有设计灵活、实时控制的优点。

基于数字微镜器件亚微米制备技术研究

为了实时、便捷的改变光刻图案以用于微纳光子器件制备,使用数字微镜器件构建了一套无掩模亚微米尺度制备系统.基于阿贝成像原理分析了周期结构在相干光照明下的成像过程,并用数值模拟以及空间滤波实验证明了这个过程.使用此实验系统制作出了周期为900nm的二维结构以及周期为数十微米的带缺陷结构.实验表明,使用数字微镜器件可以方便的制作出亚微米尺度的图案.

数字微镜器件制造精度误差对紫外光调制特性的影响

数字微镜器件(DMD)的能量利用率对于提高无掩膜激光直写系统的效率十分重要。对DMD在相干光照明下的相位调制特性进行数值和实验分析,发现同种型号DMD在出射0级光垂直于微镜表面角度入射情况下的衍射图样,其光能量分布各不相同,有0级光强占总光强27.2%的情况,也有零0级光强占总光强13.1%的情况,理论计算表明,DMD的微镜偏转角存在±1°的误差可以使DMD衍射0级的衍射效率在极大和极小之间变化。这一结论对于选择高能量利用效率的DMD有重要参考价值。

基于数字微镜器件的无光罩技术应用

阐述数字微镜技术,基于数字微镜器件的光刻机特性,包括降低掩模成本、减小曝光关键尺寸CD,探讨基于数字微镜器件的光刻机技术应用。

数字灰度投影光刻技术

随着MEMS和MOEMS技术的发展和器件制作对低成本、灵活、高效的需求,数字灰度无掩模光刻技术已成为人们研究的热点。介绍了一种基于数字微镜器件(DMD)的无掩模数字灰度投影光刻技术,结合电寻址数字微镜阵列的工作方式,分析了DMD的灰度调制机理和投影成像特性;阐述了DMD微镜结构与投影系统的倍数、数值孔径的关系;设计了投影光刻系统,并进行了分辨力和三维面形的曝光实验。实验结果表明,数字灰度投影光刻技术灵活、方便,尤其在三维浮雕微结构的制作方面,可实现光刻灰度的数字化调制,表面粗糙度可达0.1μm。

采用数字微镜的共焦显微镜的研制

研究了基于数字微镜器件(DMD)的多路并行共焦显微镜。利用DMD产生特定的图案对光源进行调制,形成多路并行共焦检测工作模式,其作用相当于虚拟针孔阵列,可以代替现有的并行扫描方式。采用DMD作为共焦系统的并行横向扫描方式,在不损失分辨率的前提下,大大提高了测量速度。系统中虚拟针孔的大小和周期等关键参数具有程序可控制性,能够根据不同的要求对样品进行测量。解决了分光棱镜内表面反射作用对共焦成像造成的干扰问题。设计了DMD横向扫描策略。对样机进行了测试实验,取得了系统的深度响应曲线,并且成功还原了被测物表面的微结构。

基于DMD的并行共焦图像处理方法研究

在并行共焦测量中，用于构造点光源阵列的光分束器件普遍存在参数固化、对不同测量对象适应性较差的缺点。将数字微镜器件（DMD）作为光分束器件应用于并行共焦测量，可以控制DMD构造柔性化点光源阵列，应对不同的测量场合。推导了DMD的空间光调制模型，规避了“泰伯效应”对并行共焦测量的影响，设计了可抑制光点横向漂移的远心光路，构建了基于DMD的并行共焦测量装置，对比了两种不同的并行共焦图像处理方法。实验结果表明，在没有设置高数值孔径物镜组的情况下，测量装置的纵向分辨率受到一定影响，但所设计的图像处理程序能够快速、准确地获取被测物面的形貌特征。

用于并行共焦测量的DMD控制方法研究

激光共焦测量采用并行的方式可以有效提高测量效率,但用于并行共焦测量的光分束器件普遍存在制作困难、价格偏高的不足。从数字微镜器件的空间光调制机理入手,主要研究数字微镜器的控制方法,通过构建任意所需的点光源阵列,实现了并行共焦测量。结果表明,测量装置可根据不同的被测物便捷地更换点光源参数;测量装置具有很好的柔性,且测量误差小。

数字掩模投影光刻的极限分辨率研究

研究了一种基于数字微镜器件(DMD)的数字掩模投影光刻(DMPL)技术,以400 nm飞秒激光作为光源,结合高缩放比投影系统,来缩小光刻胶与光子束的反应区域,通过调控不同DMD像素投影光场强度分布,将投影光刻的线宽分辨率推进至亚微米尺度,实现了具有跨尺度加工能力(单次曝光面积在百微米以上,曝光精度在百纳米)的DMPL技术,同时详细对比分析了DMPL中存在的几何和物理光学模型,阐明了像素个数与加工结构尺寸的关系,并进一步基于物理光学模型分析了DMPL中极限分辨率的关键科学问题。

基于数字全息图像质改善的DMD再现技术研究

在运用数字全息技术记录三维物体时,由于物光是漫反射场,所记录的全息图像中噪声比较大,再现图像的质量会受到很大影响,在数字微镜器件(DMD)显示系统中这种影响尤为严重.本文首先对CCD记录的全息图衍射效率进行分析,然后采用多种图像滤波算子对全息图进行滤波处理,以提高衍射效率;在对数字全息图进行二值化提高条纹对比度之后,最终在DMD上显示了较高质量的三维物体再现像.

数字微镜器件衍射模型建立及其在激光直写机台中的应用

数字微镜器件(DMD)是激光直写光刻设备(LDI)的核心光学器件。基于LDI实际生产条件建立相关衍射模型,仿真和分析不同参数下DMD频谱面衍射光斑分布和像平面成像质量的对应关系,解释同一型号的DMD投影图形对比度差异原因。首次通过改变光线入射角来调控DMD的衍射光斑分布,从而提升激光直写设备图形解析效果,解决了工艺批次带来的DMD投影图形对比度不佳问题,降低了直写光刻设备的物料成本。