MEMS微型可编程光栅的研究现状（下）

近十几年来,微机电系统--MEMS技术作为一种使能技术,在各个领域(如机械、生物、光学、射频、能源等)得到了迅速发展,并实现了一定的产业化应用,取得了良好的经济效益.光学MEMS使光学元器件具备了体积小、重量轻、性能稳定、成本及功耗低等显著优点,实现了器件中关键结构的动态可控性,这是传统技术所无法比拟的.本文将在前文的基础上,重点介绍国际上其他的科研机构在MEMS微型可编程光栅相关方面的研究情况,对于每一种光栅结构的特点、制作工艺及其面向的应用领域进行了详细说明,最后讨论了MEMS微型可编程光栅的发展趋势.     

微型可编程相位光栅结构设计及有限元分析

微纳米技术的迅速发展促使微机电系统(MEMS)与微光学相结合形成微光机电系统(MOEMS),从而为可编程相位光栅的研究和实现提供了可能.在MOEMS的设计中,仅用传统的分析手段已经不够,其建模和仿真需要用到有限元分析.本文提出了一种可编程相位光栅的可变形结构,运用经典理论建模,通过计算得到其变形的定性分析结果和定量的近似结果,并提出一个用有限元分析软件ANSYS进行有限元建模的实例,得到相应的仿真结果.     

近红外光谱仪新进展

近几年国际上出现了一些新型近红外光谱仪器.这些仪器大都是基于微机电系统(MEMS)技术设计和制造的,如MEMS法布里-珀罗干涉仪、MEMS可编程衍射光栅、MEMS扫描光栅等,具有重量轻、体积小、探测速度快、可批量制造以及成本低廉等特点.本文介绍这些新型近红外光谱仪器的基本原理和主要技术指标.     

用于蒙皮外表面空气流测量的MEMS微型压力传感器

为实现飞行器蒙皮外表面空气流的分布式压力检测,设计了基于微机电系统(MEMS)技术的光学压力微型传感器。传感器敏感元件主体结构采用单晶硅的法布里帕罗标准具,并通过光纤与发光二极管和光电探测器等光学元件相连。确定了MEMS微型传感器的关键结构与尺寸,并对压力敏感膜片的变形及反射率等进行了理论计算和行为仿真,结果表明达到预期的设计目标。该传感器具有精度高、抗电磁干扰、尺寸小、耗能低等优点。     

微型可编程光栅实现光谱模拟的方法研究

当平行复色光沿微型可编程光栅基底平面的垂直方向正入射时,可以通过对可编程光栅编程状态的预先设定,使其衍射输出对应于不同目标物质的光谱。对微型可编程光栅用于光谱模拟的原理进行了分析,提出了一种利用基于梯度的最优化算法在衍射角固定时实现光谱模拟的方法。对该方法进行了实例仿真验证,结果表明了方法的可行性。     

基于MOEMS的微型可编程相位光栅原理性

本文叙述了一种基于MOEMS技术的微型可编程相位光栅的原理性实验结果,并与数值仿真结果进行了比较,验证了这种光栅技术理论的正确性和技术的可行性、优越性.     

MEMS中微结构动态测试技术进展

MEMS功能主要通过微结构部件的微小位移和变形实现，故其动态性能测试至关重要，但MEMS结构由于其尺寸小，传统的动态测试方法已经难以达到要求，而光学测试技术是非接触测量，且具有定位准确、测试精度高、响应快的特点，使其在MEMS结构动态测试中发挥着越来越重要的作用。介绍并分析了频闪显微干涉、计算机微视觉、激光多普勒测振、电子散斑干涉和光纤测试等MEMS动态测试技术，讨论了其应用场合和测试范围。     

一种基于相位光栅干涉微位移传感器的研制

高精度微位移传感器是表面计量技术的关键技术之一.文中介绍了一种低成本、高精度的接触式微位移传感器.该传感器采用平行簧片实现精密直线运动,相位透射型正弦衍射光栅作为计量光栅实现高精密的位移测量.文中分析了其测量原理、光学原理、干涉条纹的光电接收以及辨向、细分.理论分析和实验应用结果表明该传感器垂直分辨率可达到nm级,测量量程为2 mm,可以用于微纳米表面形貌和轮廓的测量.     

基于FPGA的光栅位移检测系统设计

本文介绍了用可编程器件FPGA对光栅传感器采集来的数字信号进行处理和控制的方法.利用光栅传感器把位移转换成电压脉冲的特点,同时利用在线可编程阵列FPGA高集成度、高性能、高效率和低成本的优点设计了一种用于机床位移测量与控制的数字系统,并阐述了该系统位移检测原理、总体方案实现和通信接口设计.可应用于光栅位移的数据采集、处理、控制及与上位机的通信系统中.     

微机电系统静动态测试技术研究

在中国国家863高技术发展计划MEMS重大专项课题《MEMS动态特性频闪干涉视觉三维测量技术及系统》资助下，研发微机电系统(Micro Electro Mechanical System , MEMS)动态特性三维测量技术与系统。对已有的微几何量、微材料力学性能和MEMS动态参数测试方法进行研讨。 几何尺寸和表面形貌轮廓的测量是MEMS测量的基础。二维微几何量检测采用普通光学显微镜和扫描电子显微镜。表面形貌测量大致可分为接触式测量和非接触式测量，机械触针式轮廓仪是典型的接触式测量仪器，非接触式测量大多采用光学技术，主要有光针式轮廓仪，采用光切、干涉、投影光栅和微视觉等测量方法。     

微机电系统测试技术及方法

微机电系统 (MEMS)测试技术及方法是MEMS设计、仿真、制造及质量控制和评价的关键环节之一,本文对MEMS测试技术及方法所涉及的微机械量、微几何量、微材料特性以及系统综合参数与性能的测试技术及方法进行了讨论。重点介绍了光学及光电检测技术在微机电系统检测中的应用,对计算机微视觉检测技术在微机电系统检测中的应用进行了探讨。     

基于超结构光纤光栅的编/解码器的发展和应用:第二部分

这篇论文回顾了基于超结构光纤光栅的光学编解码器在保密光通信与光分组交换系统中的应用。基于超结构光纤光栅的光学编解码器能够被当作光学码生成器及解码器件提高光通信的安全性,并且能够被用作光标签生成器及识别器同时生成及识别一组光标签。器件良好的性能使得该器件能够在光通信及信号处理中保证无误差。     

微型可编程相位光栅的理论特性研究

本文提出了一种基于微光机电系统（MOEMS）的新型可编程相位光栅技术，并对其工作原理和理论特性进行了分析和研究，同时给出部分数值仿真结果，并得出了一些重要的结论。     

基于可编程系统器件μPSD3254A的汉字微型打印机系统设计

主要介绍可编程系统器件MPSD3254A的特点、硬件及软件设计中的方法和使用经验。并从微型打印机的结构特点出发说明用可编程系统器件μPSD3254A所带来的益处、及它给微打行业带来的发展前景。     

时栅位移传感器的增量式实现方法研究

为解决时栅与数控系统的接口问题,介绍了增量式光栅的增量方法,并据此研究了时栅的增量式实现方法;并用复杂可编程逻辑器件CPLD设计了一种实现时栅位移增量的控制电路。     

光栅的成像效应及其在莫尔技术上的应用

光栅的成像效应是光栅被点光源或扩展光源照明后自我成像的一种特殊效应。本论文应用付里叶光学原理，在点光源照明成像的基础上，对扩展光源的概念加以推广，设其为一周期性结构的均匀发光体，着重讨论了在这种光源照明下光栅的成像效应及成像特点，并将它应用于莫尔测量技术，由此设计出一种新型的光栅成像型位移传感器。     

高抗激光损伤阈值光栅后处理抛光技术研究

脉冲压缩光栅是实现高能量激光的核心光学元器件,其制造过程中产生的表面污染物和微结构缺陷成为限制高功率激光系统发展的技术瓶颈,为了提升光栅的激光诱导损伤阈值,提出利用磁性复合流体进行脉冲压缩光栅(PCG)后处理抛光研究。对抛光前后光栅样品的微观结构,表面形貌、表面粗糙度、衍射效率和激光诱导损伤阈值等参数进行测量,进行抛光前后光栅表面质量和光栅性能的评估。研究发现,磁性复合流体抛光能够在不破坏实际光栅结构的前提下抑制加工过程产生的毛刺,微结构缺陷等;经3 min抛光后,光栅顶部表面粗糙度从21.36 nm下降到3.73 nm;激光诱导损伤阈值从2.8 J/cm²提高到3.8 J/cm²,抗激光损伤性能提升35.7%,且不影响衍射效率。实验结果表明：磁性复合流体抛光是一种可以提高光栅元件表面质量,提升光栅元件光学性能的有效方法。     

倏逝场照明的集成零模波导纳米孔芯片

为了降低零模波导照明系统的成本、缩小尺寸,设计并完成衍射光栅、光波导以及零模波导的片上集成,并对集成化芯片的微纳结构及性能进行验证.采用时域有限差分法对集成化芯片进行了仿真设计,基于微纳加工手段制备出片上衍射光栅、光波导以及零模波导阵列结构,对微观结构进行表征,并借助荧光微球对芯片的性能进行验证.通过荧光微球测试,制备...     

SDHR—1000全息凹面光栅双单色仪

本文介绍一种使用Ⅱ型消象散一慧差全息凹面光栅的双单色仪,简述了仪器的原理、结构、特点及用途,介绍了仪器的主要指标和性能测试,给出了实际应用结果。     

ISP技术在磨床测控系统中的应用

介绍了由光栅传感器构成的磨床测控系统的发展过程,给出了系统设计的总体思路,论述了在系统可编程技术在系统中的应用。采用数字化锁相式光栅莫尔条纹信号细分理论及可编程逻辑器件集成化技术,利用在系统可编程逻辑器件ispLSI1032设计出数字化锁相倍频电路,实现了数字化控制,提高了信号的跟踪能力,系统的测控精度、集成度及可靠性大幅度提高。