基于MEMS可变形反射镜的激光整形研究

应用MEMS可变形反射镜进行激光光束整形技术研究。首先建立平顶光束整形的理论模型,通过近轴透镜聚焦后的光场,利用柯林斯广义衍射积分公式对高斯光束整形模拟仿真,分析不同束腰半径和发散角的高斯光束对整形成平顶光束的影响。设计基于可变形反射镜的平顶光束整形的光路实验,通过平顶光束整形的理论模型和泽尼克多项公式,得到MEMS可变形反射镜各单元的驱动电压参数,实现平顶光束整形光场分布。在基于MEMS可变形反射镜的激光整形研究分析中,利用波前传感器对整形平顶光束进行光斑分析,得到基于可变形反射镜的平顶光束整形实验结果。对实验结果和理论仿真进行对比分析,得到其规律基本一致,结果较为理想。

基于MEMS技术的一种新型可变形反射镜

给出基于硅微加工技术的一种新型可变形反射镜的设计和加工方法 ,并且通过工艺流片制造出有效反射面积为 30 m m× 30 mm,拥有 4 9个静电驱动单元的可变形反射镜 .测试得到的镜面变形 -电压数据显示其与模拟结果具有很好的一致性 .

MEMS变形反射镜特性测试系统研究

为了实现对MEMS变形反射镜的静态形貌、动态离面变形及谐振频率的测量,提出了一种基于计算机控制的频闪显微干涉测量系统。测试中采用频闪照明技术及5步相移技术实现了对干涉相位的测量,利用空间及时间相位解缠算法恢复了反映物体真实信息的连续相位,从而得到了所需的特性参数。实验结果表明:该系统具有测量简便、自动化程度高及测量精度高等特点。

一种新的Mems变形反射镜主要性能参数测试

通过对37单元Mems变形镜面形的测量得到了变形镜的电压-位移静态曲线。通过对自适应光学微变形反射镜理论研究推导和实验测试,导出了变形反射镜光学影响函数的矩阵并由此得到电压控制矩阵,从而利用控制电压校正了变形镜的初始面形,为系统波前畸变校正提供了与理论相一致的实验依据。对变形镜校正能力进行了测评,为今后全面优化设计微变形反射镜及其更完美的适应自适应光学系统的需要提供了实验数据与理论支持。

MEMS变形反射镜主要特性测试

介绍了基于微机电系统技术的微变形反射镜的基本结构和电极分布.分析了微机系统变形镜的变形原理,推导了微变形镜的镜面变形与外加驱动电压的关系.分析了基于计算机控制的频闪显微干涉测量系统的组成及测试原理,并利用该系统实现了对微变形镜静态电压-位移曲线、静态面形、动态离面变形以及谐振频率的测试.实验表明,测试结果与理论分析有很好的一致性.

一种新的Mems变形反射镜结构设计的研究

给出基于变形反射镜的结构设计,提出了一种新型大有效面积的连续变形反射镜的结构,采用在反射镜面后面加小型台柱,减小反射镜面和驱动电极间的距离,从而使系统的驱动电压大大降低.并结合理论分析和ANSYS有限元模拟结果,确定了最终的结构参数.

三层多晶硅结构的挠曲式静电驱动MEMS微反射镜

将悬臂梁结构与平行平板型结构相结合,研发了一种挠曲式静电驱动微电子机械系统(MEMS)微反射镜。为了实现大扭转角度、小驱动电压的设计目标,通过仿真实验进行对比分析,确定了微反射镜的相关尺寸。采用低压化学气相沉积、光刻、反应离子刻蚀和溅射等工艺,成功制备出了一种具有三层多晶硅结构的微反射镜。在制备过程中得出氢氟酸去除牺牲层(磷硅玻璃)释放出微反射镜结构的最佳刻蚀时间为45 s。制作了开关频率为200 kHz的MOSFET高速驱动电路,电路中的栅极驱动电阻(R_(G))是影响输出的关键因素。实验结果表明,当R_(G)额定功率为300 W、电阻为47Ω时,微反射镜能够达到足够启动速度,实现高速开关的设计目标。最后,设计并搭建了微反射镜的测试系统,施加60 V的驱动电压进行测试,通过显微镜观察到微反射镜的明显动作变化以及屏幕上光斑的位移变化,表明制备的微反射镜可正常驱动。

基于MEMS技术的新型变形反射镜

基于MEMS技术体硅工艺,提出一种新型大有效面积的连续变形反射镜的设计制造方法。依工艺流程中的实际情况与结果,分析了在制造过程中遇到的大面积腔体深腐蚀中凸角腐蚀和键合中小空隙粘合等关键问题,设计实施了T形补偿角、延长驱动线等解决方案。用此方法制造出有效反射面积30mm×30mm,最大变形量1.2μm,49驱动电极的新型变形反射镜。10-200V电压范围内得到的该变形反射镜镜面变形数据与模拟结果具有很好的一致性。

基于MEMS惯性传感器变形监测系统研究

针对水库大坝野外无人值守环境中的低成本表面变形监测场景,该文基于微机电系统(MEMS)惯性传感器建立了从传感到云端的监测系统,面向应用场景中的实际需求,基于星形自组网网络拓扑设计了高可靠冗余通信链路。针对长时无人值守的表面变形监测需求,从传感、供能和通信等方面进行了工程设计。面向应用场景中的恶劣环境(如雨、雪、暴晒、高温、高寒等),设计了防水等级达IP68的外壳防护结构。环境试验和现场测试表明,该文设计的基于MEMS惯性传感器的变形监测系统具有稳定、精确的表面变形监测指标,以及可靠、高频的数据通信能力。

基于MEMS加速度计的快速反射镜复合控制

设计研制了基座含MEMS加速度计的两轴快速反射镜样机,底部的两组MEMS加速度计测量干扰形成控制前馈,用自适应方法调节前馈系数,从而增强抑制角振动能力。样机的仿真和实验结果显示,静态精度优于1″、小信号带宽高于200Hz。仅转角反馈PID回路工作时对基座振动引起的角振动抑制-42.8d B,增加MEMS加速度前馈回路后达到-47d B。

一种基于MEMS反射镜的平视显示器

MEMS反射镜由1mm的反射镜板和四个静电斥力致动器构成.MEMS反射镜使用表面微加工工艺PolyMUMPs制造而成, 包括四个致动器的MEMS反射镜的整体尺寸是3.5mm×3.5mm, 体积非常小.每个执行器可以通过改变施加的电压单独控制.在操作中, 改变一个或两个执行器的电压会使镜片朝所需的方向倾斜.

基于MEMS工艺的压电驱动的可变形反射微镜

可变形反射镜作为自适应光学系统的核心部件,通过与微电子机械系统(MEMS)技术的结合向微型化、集成化的方向发展。基于压电材料的逆压电效应,设计并制备了一种压电驱动的可变形反射微镜,可通过电信号的控制实现微镜的驱动控制。设计的可变形反射微镜由硅镜片、锆钛酸铅(PZT)驱动器和玻璃基板三部分结构组成。利用有限元仿真软件对硅镜片的结构进行了优化。采用物理气相沉积、紫外光刻、共晶键合、机械切割和深反应离子刻蚀(DRIE)等工艺制备了微镜。在制备硅镜片的每一个工艺步骤结束后,使用激光干涉仪对硅镜面表面形变进行了检测。检测结果显示,制备的微镜在加载±1.5 kV电压时可以实现正向最大0.6μm、负向最大1.7μm的变形。着重讨论了硅镜片产生不均匀形变的原因,并提出了一些解决办法。

高能激光反射镜热变形补偿

研制了一套由压电陶瓷驱动器、压力传感器、环状力施加机构和控制电路组成的反射镜动态热变形补偿系统用于补偿激光反射镜热变形球差。圆形反射镜在两个同轴不同半径的环形力作用下,其内环区域产生曲率可变的抛物面形变,由此补偿反射镜热变形带来的球差项。对镜体进行了有限元数值计算,建立了变形量与沉积热量与受力的关系。采用口径为100mm,厚度为8mm平面反射镜进行了受力-变形以及辐照-受力-变形实验,利用干涉仪对面型进行监测。研究表明,在不同推力作用下,有效区域内变形始终保持抛物面形。给出了推力-面型变化曲线,在225N推力下,中心最大变形超过3μm。在不同热沉积量下,镜体中心位移和受力保持线性关系,力-变形系数为0.013μm/N。

重力作用下平面反射镜变形研究

应用有限元方法对干涉仪的装配前后的平面反射镜进行了静力学分析,对其在重力作用下水平和垂直放置时进行了分析,通过计算镜面变形的PV值和RMS值来评价是否超差及固定反射镜的结构是否合理 并通过Zernike多项式拟合进行了数据处理,分解出了引起的像差成分,并相应地提出了提高像质的措施.

61单元分立式压电变形反射镜的研制

由于６１单元自适应光学系统（ＡＯ）对分立式压电变形反射镜单元数（６１单元）和变形量的要求超过以往研制的变形镜，从理论分析到工艺研究采取措施，研制成功了用于系统实验的变形镜，顺利地完成了ＡＯ与跟瞄系统（ＡＴＰ）的对接，提高了ＡＴＰ的跟瞄精度。

反射镜浮动支撑的应力与变形分析及支撑参数的优化

本文利用有限元分析对均匀压力浮动支撑的反射进行了应力、变形分析，利用优化方法计算了反射镜面变形的ＲＭＳ值，并给出了均匀压力浮动支撑的最佳接触角．

用于自适应光学系统的几种新型可变形反射镜

将MEMS技术用于自适应光学系统具有重大意义。本文从原理及制作工艺上论述了几种新型的可变形反射镜,为下一步的深入研究打下基础。

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.

基于Pro/M的大口径反射镜的变形分析及其支撑优化

针对某大型激光装置中使用数量众多的大口径反射镜结构,运用Pro/E软件中的Mechanica研究其受重力影响的变形,并对反射镜的支撑结构参数进行灵敏度分析和优化计算,寻找使得反射镜片变形最小的结构参数,为大口径反射镜组件结构的设计提供依据。

中国科学院光电技术研究所的变形反射镜研究进展

变形反射镜是自适应光学系统的核心部件,也是开展自适应光学技术研究的首要研究对象。本文首先介绍了中国科学院光电技术研究所从事自适应光学特别是变形反射镜技术研究的历史背景,简述了光电所变形反射镜技术早期的发展脉络。然后介绍了光电所研制的变形反射镜在我国历代惯性约束聚变系统中的应用情况,也介绍了在天文光学观测领域典型的多单元变形镜技术及应用成果,随后还介绍了应用于生物医学等领域的紧凑型变形反射镜的发展情况和研究现状。最后介绍了光电所在变形反射镜技术新方向的研究情况。