微光机电系统技术的研究与应用(下)

二光学研究和应用 　　微光学平台是微光机电系统技术应用的一个典型例子,它主要用于光学测量和实验.传统的光学系统平台体积大,系统中的元件是先分开制造然后组装而成,装配量很大,成本很高.而微光学平台体积小,系统中的元件可集成加工在单一芯片上,对准精度高,可成批生产,成本低.这些优点使微光学平台相对于传统的光学系统有很大的优势.所以,该方面的研究是微光机电系统研究的最基本部分.研究包括各种微铰链(图7(a))、微反射镜(图7(b))、微衍射透镜(Fresnel,多阶二元微透镜(图7(c))、微折射透镜(图7(d))、光束分离器和光栅等.图8所示为美国加州大学洛杉矶分校提出的微光学平台样机.该微光学平台由微透镜、分束器、反射镜和光栅等元件通过铰链组装技术集成在一个芯片上. 　　……     

微光机电系统

在过去的5年中,利用大规模集成电路制造技术制造的象衍射和透射微小透镜等微光学元件引人注目.这一重要科技成就引起一场光学技术革命.美国Rockwell科技中心的Ed-ward应《Optical Engineering》特约对此进行了综述.利用微光学元件缩小仪器尺寸能够改进很多光电系统,从电视摄象机,可视电话、小型软盘存贮器到自动成像观测,光学中继器到高清晰度投影显示.微光学系统中所应用的象二元光学元件和塑料微光学元件复制等技术在过去5年发展过程中已经能够应用到集成技术中去.与此同时发展了另一门前沿科学,称为微机电(MEM)技术.MEM技术已经应用到汽车、机械工具、气压传动和通用微传感器上.微光机     

MEMS光开关的控制

ME MS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统）是将微型机械、微型执行器、信号处理和控制电路等集于一体的、可批量制作的微型器件或系统。MOEMS则是Micro—Opto—Electro-Mechanical System的缩写。把微光学应用到微机电系统中，这是MEMS在光通信中的重要应用。微光电机械芯片通常是指包含一个以上微机械元件的光系统或光电子系统，其应用将遍及光通信、光显示、数据存储、自适应光学及光学传感器等多个方面。     

微光机电系统及其应用

微光机电系统（MOEMS）是在微机电系统（MEMS）基础上发展起来的一种新技术系统,它是由微光学,微电子和微机械结合而产生的一种新型的微光学结构系统,MOEMS在信息,军事,航天,医学,工业等领域有着广阔的应用前景,综述了近年来微光机电系统的发展和应用。     

用于小型光谱仪列阵的微透镜光栅

目前光谱测量领域有两个主要趋势：小型化和平行光谱分析,对于波长递减或分析化学等应用来说更是如此。对于制造廉价、简易的组件系统来说,希望通过将若干功能组合进一个单元或一个单面来减少系统中的元件数目。因此精密光栅结构的全息记录与折射微光学件的制造技术结合颇具吸引力。图１　具有一个光栅表面的折射微透镜的ＳＥＭ成像我们在光致抗蚀剂中制作了折射微透镜列阵,并在列阵顶部以全息术记录了一个光栅（图１）。这就将光谱仪的两个主要光学功能,即光谱分离和光谱聚焦功能组合在一个图２　低压氙灯光谱图３　微光谱仪列阵系统的…     

微光学元件

远在20世纪80年代,长距离通信工业是最先使用微光学元件的产业之一.半导体激光器、微光学元件和光纤集成为小的组件,成为高效光学网络的经济基础.今天,微光学元件已是畅销商品,并在许多工业领域中成为关键的组成部分,其增长率高于工业平均增长率.基于微电子工业的经验,几家研究所和公司研究了用光刻法加工小透镜的技术,也就是用光能刻蚀和熔融玻璃或光刻胶.这些单位一方面加工生产直径小到几μm的可复制的结构,但另一方面其有限的光学质量又限制了应用的数量.正在研究的高分辨率微机械设备将为透镜、棱镜和反射镜形成轮廓分明的光学结构开辟新的可能性.此外,生产的微光学元件不仅可以当作单独的透镜系     

可调液晶微透镜研究进展

可调液晶微透镜是一种基于电光效应来改变其折射率空间分布的新型变焦微透镜,在微光学系统和微光机电系统中具有广阔的应用前景。简要介绍了可调液晶微透镜的基本结构,分析了其焦距调控的工作原理。阐述了可调液晶微透镜的研究现状,并指出了可调液晶微透镜研究的发展趋势。     

飞秒激光制备微光学元件及其应用

近年来,微光学元件的制备与应用受到人们的广泛关注。微光学元件体积小、重量轻及制造成本低,并且易于与微机电系统相集成,能够实现普通光学元件难以实现的功能,在光纤通信、信息处理、航空航天、生物医学、激光技术、光计算等领域,突显出重要的应用价值。飞秒激光因其超短的脉冲宽度和超高的瞬时功率,能够实现超高精度的微纳加工,轻松突破衍射极限。飞秒激光加工技术对材料没有选择性,加工过程也非常灵活,可以进行任意复杂结构的加工,丰富了微光学元件的制备种类。飞秒激光还能在现有结构或系统上进行集成加工,极大扩展了微光学元件的应用。简要概述了微光学元件的优点及一些常用的制备方法,同时对飞秒激光加工技术进行了简单概括,对近年来飞秒激光制备各种微光学元件的实验和应用研究进行了综述,最后对微光学元件未来的研究方向进行了预测和展望。     

高NA光学元件使半导体光刻和光盘技术受益

用于成像、聚焦和准直系统的许多高要求光学应用正在不断提高性能方面的要求。微光刻和CD光盘透镜设计便是向光学设计人员提出挑战、要求不断延伸分辨率极限的例子。对这些应用来说，使用高数值孔径（NA）透镜的光学设计有几个优点，但要求设计人员和制造商要克服一些重大挑战。制作这种高性能系统需有愈来愈完善的设计和分析手段才能克服优质高数值孔径光学元件制作的固有困难。数值孔径是描述光学系统的最重要参数之一，但经常发生误解。数值孔径（NA）是光学系统收集或聚焦光的锥角：即NA。折射率Xsino多数折射光学系统的理论极限是…     

二元光学及其对透镜象差校正的理论分析

二元光学及其对透镜象差校正的理论分析张国平，叶嘉雄，李再光（华中理工大学光电子工程系，武汉４３００７４）传统的光学元件主要是由折射元件（如透镜、棱镜等）和反射元件（如反射镜）组成，而衍射元件这种在光学系统中极富生命力的器件，却被忽略了。二元光学是基于...     

微机械光学器件

微机械光学器件是利用MEMS技术制作的光学元件及器件，目前制备出的微光学器件主要有微镜阵列、微光扫描器、微光阀、微斩光器、微干涉仪、微光开关、微可变焦透镜、微外腔激光器、光编码器等。     

自由空间微光学元件的研制

介绍了一种新近产生的被称为自由空间微光学平台（ Ｆ Ｓ Ｍ Ｏ Ｂ）的三维空间集成光学系统。并提出了一种用二氧化硅（ Ｓｉ Ｏ２）作光学材料、光刻胶和溅射铜（ Ｃｕ）薄膜作牺牲层、电镀铁镍（ Ｆｅ Ｎｉ）作支撑结构的制作自由空间微光学元件的新工艺。研制成功了多种与基底相垂直的三维位相型微光学元件。     

微小光学

２００２０４０２１５大F数硅微透镜阵列的制作及光学性能测试研究犤中犦／何苗，易建新．．．∥中国激光．—２０００，２７（１２）．－１０９７～１１０２２００２０４０２１６利用微透镜阵列产生多重像犤中犦／廖军，王海东．．．∥中国激光．—２００１，２８（１）．－５２～５４２００２０４０２１７制作重铬酸盐明胶微光学元件的化学裂解刻蚀方法犤中犦／庞霖．．．∥中国激光．—２００１，２８（２）．－１４６～１５０２００２０４０２１８基于微结构制作的溶胶凝胶浸渍成膜特性犤中犦／庞霖，严瑛白．．．∥中国激光．—２００…     

微光学技术及其发展

微光学技术是90年代发展起来的光电学科前沿技术,是光电技术列阵化、微型化、智能化的主要发展方向。微光学技术已经在光通讯、光开关、光扫描、光互连中得到应用。文中就微光学的二元光学、衍／折混事光学、微透镜阵列的原理、工艺方法、主要应用、发展趋势以及我们的研究进行叙述。     

有限口径衍射微光学元件的严格矢量分析

利用二维时域有限差分方法（FDTD）对有限口径衍射微光学元件进行严格矢量分析。讨论了算法的数值色散，计算空间吸收边界的设置和FDTD计算区稳定电磁场向观察的传播算法，它们构成严格分析有限口径衍射微光学元件的有效工具。利用该工具严格分析了衍射微柱透镜衍射效率与面型量化阶次、透镜F数的关系，分析结论对衍射微光学元件的实际应用和设计都有指导意义。     

总论

0118201微光学技术及其发展[刊]/杨国光//红外与激光工程.—2001,30(4).—235～240(E)微光学技术是90年代发展起来的光电学科前沿技术,是光电技术列阵化、微型化、智能化的主要发展方向。微光学技术已经在光通讯、光开关、光扫描、光互连中得到应用。文中就微光学的二元光学、衍/折混合光学、微透镜阵列的原理、工艺方法、主要应用、发展趋势以及我们的研究进行了叙述。     

微光学件制造技术

电子学正继续缩小着这个世界 ,无线电通讯系统正在利用光纤并行传输越来越多的数据 ,使世界正一天天变得越来越小 ,信息传输越来越快。这些应用中使用的光学元件也正变得越来越小。技术研究必须考虑到市场需求 ,因此 ,在确定采用何种工艺制造微光学元件时 ,成本是个决定因素。另外每个元件的成本最终还与市场对它的总需求量有关。光学制造中心 (纽约罗彻斯特 )主任 HarveyPollicove说 ,“加工数量不同 ,采用的加工工艺会有很大的差别。”微光学件最大的应用是光数据存储。除了作为 CD唱机和 DVD系统的物镜外 ,微光学件还可用于其他储存介…     

飞秒激光时空整形电子动态调控加工微光学元件

飞秒激光加工具有精度高、无污染、材料适用性广、热效应小等特点,在加工微光学元件方面有着独特的优势。通过对飞秒激光进行时间和空间整形,调控电子动态及其后续的电子-声子作用过程,能够有效提高加工精度和加工效率,解决微光学元件在实际加工中的质量和成本问题。本文以微透镜、光栅和波带片为例,综述了常见微光学元件的飞秒激光加工现状,介绍了时空整形飞秒激光调控电子动态的基本原理,总结了飞秒激光进行时空整形的主要实现途径,展示了这些方法在加工微光学元件上的典型应用和研究进展,最后分析讨论了时空整形飞秒激光用于加工微光学元件所面临的挑战和今后的研究重点。     

用DMD灰度曝光法产生连续面形微结构

利用空间光调制器光强的精确调制作用,把数字微反射镜阵列(DMD)作为灰度图形发生器,经一次曝光及优化显影等后处理过程,可制作出具有连续面形的微光学元件。用上述方法在实验上获得了微透镜阵列,并有较好的连续面形,符合预期效果。研究表明,该方法不仅可快速地实现连续面形微结构的加工,而且大大简化了制作工艺,有助于降低微光学元件的加工成本,适合于微结构的研究性制作或小批量生产,有广泛应用潜力。     

线列混合型石英微透镜/红外探测器阵列的研究

阐述了利用离子束刻蚀技术制作线列长方状拱面石英微透镜阵列的工艺方法，对所制微光学元件的光学性能进行了测试和讨论，所制成的石英微透镜阵列器件在线列ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－δ高Ｔｃ超导薄膜红外探测器上得到了应用。实验结果表明，混合型的石英微透镜／红外探测器结构显著改善了线列ＹＢＣＯ高温超导薄膜红外探测器的光响应特性。