摘要：將mems技術(shù)用于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)具有重大意義。本文從原理及制作工藝上論述了幾種新型的可變形反射鏡，為下一步的深入研究打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：硅微加工；自適應(yīng)光學(xué)；可變形反射鏡

中圖分類號：tn256 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： a 文章編號：1003-353x(2004)05-0064-04

自適應(yīng)光學(xué)是新近發(fā)展起來的一種集光學(xué)、機(jī)械與電學(xué)為一身的技術(shù)，一方面由于沒有一種技術(shù)能同時對其中的核心部件如可變形反射鏡、控制系統(tǒng)及波前探測器等進(jìn)行制造，這就決定了其系統(tǒng)既復(fù)雜又昂貴，極大地限制了其應(yīng)用范圍；另一方面自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)又具有傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)越性能，尤其在一些特殊應(yīng)用場合如航空航天領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域等。由此可見，發(fā)展自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)是必要的。因而，在保證性能的前提下盡可能降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本是當(dāng)前研究的主要方向。

本文主要討論dms就是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中一個重要的組成部分，其主要是用來補(bǔ)償由光路中各種因素引起的成像質(zhì)量降低的問題^[1]。圖1給出了一種傳統(tǒng)的機(jī)械式可變形反射鏡的典型結(jié)構(gòu)^[2]。

它主要利用材料的逆壓電特性，通過施加電壓，引起材料膨脹或收縮，從而帶動鏡面變形。其缺點在于：①系統(tǒng)體積龐大；②驅(qū)動電壓大，且變形量��；③單個驅(qū)動單元造價昂貴。同時由于壓電材料的性質(zhì)決定了整個系統(tǒng)的響應(yīng)速度較慢，因而它不適用于有特殊要求的實時控制系統(tǒng)。為了克服上述缺點，進(jìn)一步拓寬自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，人們一直在不斷探索，隨著微加工技術(shù)的出現(xiàn)，這一問題正在逐步得到解決。以下介紹三種基于硅微加工工藝設(shè)計的新型dms。

2 設(shè)計及制造

2.1 薄膜dms

薄膜dms整體結(jié)構(gòu)如圖2。

其具體加工工藝為：首先在準(zhǔn)備好的硅片兩側(cè)，用lpcvd方法淀積一層數(shù)微米厚的氮化硅，如圖3(a)，其作用為構(gòu)成反射鏡鏡面主體和作為硅片背腐蝕的掩模；其次用典型的光刻、腐蝕方法對硅片進(jìn)行背腐蝕，加工出設(shè)計的鏡面形狀，如圖3(b)；然后在另一襯底上（通常是硅片或玻璃）通過沉積、光刻和腐蝕方法加工出所需的電極及引線，如圖3(c)；接著通過鍵合工藝，將上述二者合二為一，如圖3(d)；最后經(jīng)過封裝等一系列后續(xù)工藝，即可制造出最終成品。

由圖3可知，其鏡面主體是由一層厚度為幾微米的si₃n₄膜構(gòu)成的。為了提高鏡面的反射率，通常都在其上表面鍍上幾百納米厚的金、鋁等高反材料。整個系統(tǒng)是通過施加在底部電極上的電壓產(chǎn)生的靜電力驅(qū)動鏡面向下運動，從而改變反射面面型，達(dá)到特定的目的。最常見的是用作聚焦校正器，通過改變施加在電極上電壓的大小，就可控制鏡面的曲率半徑，相應(yīng)獲得不同的焦點位置。

此種反射鏡的特點是結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝易于實現(xiàn)，響應(yīng)頻率高。但是有一點不能忽視，由于鏡面主體是由一薄層si₃n₄構(gòu)成的，而lpcvd沉積的si₃n₄膜內(nèi)往往有很大的內(nèi)應(yīng)力，因而不可能做出具有大表面積的反射鏡，同時其鏡面的平整度也有待進(jìn)一步改進(jìn)。有報道指出^[3]，已成功研制出具有此種結(jié)構(gòu)的直徑為15mm，焦距變化為5m～∞的可變形反射鏡。

2.2 平面盤式dms

此結(jié)構(gòu)是從上一結(jié)構(gòu)發(fā)展而來的^[4，5] ，如圖4所示。這種結(jié)構(gòu)的最大特點在于其鏡面是由硅片的一個表面所構(gòu)成的，它充分利用了整個硅片機(jī)械性能穩(wěn)定的特點，通過化學(xué)機(jī)械拋光（cmp）處理，獲得具有理想平整度的鏡面質(zhì)量，極大改善了其光學(xué)特性。

余洪斌，陳海清，竺子民，李俊，王忠
（華中科技大學(xué)光電子工程系，湖北 武漢 430074）
摘要：將mems技術(shù)用于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)具有重大意義。本文從原理及制作工藝上論述了幾種新型的可變形反射鏡，為下一步的深入研究打下基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：硅微加工；自適應(yīng)光學(xué)；可變形反射鏡 中圖分類號：tn256 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： a 文章編號：1003-353x(2004)05-0064-04 1 前言 自適應(yīng)光學(xué)是新近發(fā)展起來的一種集光學(xué)、機(jī)械與電學(xué)為一身的技術(shù)，一方面由于沒有一種技術(shù)能同時對其中的核心部件如可變形反射鏡、控制系統(tǒng)及波前探測器等進(jìn)行制造，這就決定了其系統(tǒng)既復(fù)雜又昂貴，極大地限制了其應(yīng)用范圍；另一方面自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)又具有傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)越性能，尤其在一些特殊應(yīng)用場合如航空航天領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域等。由此可見，發(fā)展自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)是必要的。因而，在保證性能的前提下盡可能降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本是當(dāng)前研究的主要方向。 本文主要討論dms就是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中一個重要的組成部分，其主要是用來補(bǔ)償由光路中各種因素引起的成像質(zhì)量降低的問題[1]。圖1給出了一種傳統(tǒng)的機(jī)械式可變形反射鏡的典型結(jié)構(gòu)[2]。 它主要利用材料的逆壓電特性，通過施加電壓，引起材料膨脹或收縮，從而帶動鏡面變形。其缺點在于：①系統(tǒng)體積龐大；②驅(qū)動電壓大，且變形量��；③單個驅(qū)動單元造價昂貴。同時由于壓電材料的性質(zhì)決定了整個系統(tǒng)的響應(yīng)速度較慢，因而它不適用于有特殊要求的實時控制系統(tǒng)。為了克服上述缺點，進(jìn)一步拓寬自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，人們一直在不斷探索，隨著微加工技術(shù)的出現(xiàn)，這一問題正在逐步得到解決。以下介紹三種基于硅微加工工藝設(shè)計的新型dms。 2 設(shè)計及制造 2.1 薄膜dms 薄膜dms整體結(jié)構(gòu)如圖2。 其具體加工工藝為：首先在準(zhǔn)備好的硅片兩側(cè)，用lpcvd方法淀積一層數(shù)微米厚的氮化硅，如圖3(a)，其作用為構(gòu)成反射鏡鏡面主體和作為硅片背腐蝕的掩模；其次用典型的光刻、腐蝕方法對硅片進(jìn)行背腐蝕，加工出設(shè)計的鏡面形狀，如圖3(b)；然后在另一襯底上（通常是硅片或玻璃）通過沉積、光刻和腐蝕方法加工出所需的電極及引線，如圖3(c)；接著通過鍵合工藝，將上述二者合二為一，如圖3(d)；最后經(jīng)過封裝等一系列后續(xù)工藝，即可制造出最終成品。 由圖3可知，其鏡面主體是由一層厚度為幾微米的si3n4膜構(gòu)成的。為了提高鏡面的反射率，通常都在其上表面鍍上幾百納米厚的金、鋁等高反材料。整個系統(tǒng)是通過施加在底部電極上的電壓產(chǎn)生的靜電力驅(qū)動鏡面向下運動，從而改變反射面面型，達(dá)到特定的目的。最常見的是用作聚焦校正器，通過改變施加在電極上電壓的大小，就可控制鏡面的曲率半徑，相應(yīng)獲得不同的焦點位置。 此種反射鏡的特點是結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝易于實現(xiàn)，響應(yīng)頻率高。但是有一點不能忽視，由于鏡面主體是由一薄層si3n4構(gòu)成的，而lpcvd沉積的si3n4膜內(nèi)往往有很大的內(nèi)應(yīng)力，因而不可能做出具有大表面積的反射鏡，同時其鏡面的平整度也有待進(jìn)一步改進(jìn)。有報道指出[3]，已成功研制出具有此種結(jié)構(gòu)的直徑為15mm，焦距變化為5m～∞的可變形反射鏡。 2.2 平面盤式dms 此結(jié)構(gòu)是從上一結(jié)構(gòu)發(fā)展而來的[4，5] ，如圖4所示。這種結(jié)構(gòu)的最大特點在于其鏡面是由硅片的一個表面所構(gòu)成的，它充分利用了整個硅片機(jī)械性能穩(wěn)定的特點，通過化學(xué)機(jī)械拋光（cmp）處理，獲得具有理想平整度的鏡面質(zhì)量，極大改善了其光學(xué)特性。 其制作步驟（圖5）為：首先在硅片兩面沉積幾十納米的si3n4，然后在其上旋涂光刻膠并 上一篇：住田光學(xué)玻璃通過半導(dǎo)體激光器與光纖結(jié)合開發(fā)白色光源 上一篇：飛思卡爾針對消費MEMS市場擴(kuò)展1-2-3軸傳感器 相關(guān)技術(shù)資料 8-12高頻、高效​音頻功放IC模塊​技術(shù)工藝封裝 8-128英寸180納米GaN固態(tài)變壓器（SST） 8-12​新一代光纖通信光收發(fā)器接收器芯片 8-12第三代半導(dǎo)體​SiC（碳化硅）和 GaN（氮化鎵） 8-12​全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)終端市場需求及技術(shù)應(yīng)用前景 8-12​GaN與SiC材料單片集成技術(shù)發(fā)展趨勢探究 8-11​iNEMO系統(tǒng)級封裝 (SiP) 6軸單片式解決方案 8-11增強(qiáng)型模塊化輸入輸出系統(tǒng) (eMIOS) 8-11​最新60和100V器件FERD30H100S 8-1132位汽車微控制器​SPC5系列設(shè)計應(yīng)用 8-11​新一代高性能接近和測距傳感器 8-11​新型場效應(yīng)整流二極管（FERD）​技術(shù)封裝 相關(guān)IC型號 熱門點擊 AD590 集成電路溫度傳感器的特性測量與應(yīng) 氧化物半導(dǎo)體甲烷敏感元件的研究進(jìn)展 聲表面波無源無線傳感器研究 汽車空氣質(zhì)量傳感器的最新進(jìn)展及探討 基于Labview的光纖傳感器相位解調(diào)技術(shù) Crossbow推出了新一代無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研 安捷倫新型130萬像素CMOS圖像傳感器大幅 ADXL105 加速度傳感器在車輛平順性測試 能溫度傳感器Dsl8b20在多路測溫中的應(yīng)用 Microchip兩線式溫度傳感器最大誤差值   推薦技術(shù)資料 滑雪繞樁機(jī)器人    本例是一款非常有趣，同時又有一定調(diào)試難度的玩法。EDE2116AB... [詳細(xì)] 高頻、高效​音頻功放IC模塊&# 8英寸180納米GaN固態(tài)變壓器（SST） ​新一代光纖通信光收發(fā)器接收器芯 第三代半導(dǎo)體​SiC（碳化硅）和 ​全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)終端市場需求及技 ​GaN與SiC材料單片集成技術(shù) 多媒體協(xié)處理器SM501在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用 基于IEEE802.11b的EPA溫度變送器 QUICCEngine新引擎推動IP網(wǎng)絡(luò)革新 SoC面世八年后的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇 MPC8xx系列處理器的嵌入式系統(tǒng)電源設(shè)計 dsPIC及其在交流變頻調(diào)速中的應(yīng)用研究 版權(quán)所有:51dzw.COM 深圳服務(wù)熱線：13692101218  13751165337 粵ICP備09112631號-6(miitbeian.gov.cn) 公網(wǎng)安備44030402000607 深圳市碧威特網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司 付款方式 把51電子網(wǎng)設(shè)為首頁      把51電子網(wǎng)加入收藏夾      給51電子網(wǎng)投訴建議 關(guān)于我們| 會員收費標(biāo)準(zhǔn)| 廣告服務(wù)| 招賢納士| 付款方式| 友情鏈接| 網(wǎng)站地圖| 聯(lián)系我們| 免責(zé)聲明| 庫存上載：service@51dzw.com 　　 版權(quán)所有:51dzw.COM 粵ICP備09112631號-6(miitbeian.gov.cn) 服務(wù)熱線(深圳)：13751165337 13692101218 傳真：0755-83035052 投訴電話:0755-83030533  復(fù)制成功！