集成角度傳感器的MOEMS掃描微鏡研究.pdf

1、MEOMS掃描微鏡作為微光學(xué)系統(tǒng)的核心器件，被廣泛地應(yīng)用于光通信、圖像顯示、自適應(yīng)光學(xué)和光譜分析技術(shù)等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的反射鏡相比，基于MOEMS技術(shù)的掃描微鏡具有體積小、功耗低、成本低、可批量制造等優(yōu)點(diǎn)，成為MOEMS技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。微型光譜儀、醫(yī)學(xué)影像和條形碼閱讀等光學(xué)系統(tǒng)對掃描微鏡提出了反射鏡面面積大、掃描角度大、功耗低、穩(wěn)定性好等要求。為此，本論文提出采用MOEMS技術(shù)制作大面積、大角度掃描微鏡，實(shí)現(xiàn)角度傳感器與掃描微鏡

2、的單芯片集成，采用閉環(huán)控制方法實(shí)現(xiàn)對掃描微鏡的精確控制，具有重要的研究意義與實(shí)用價(jià)值。
　　論文研究了集成角度傳感器的MOEMS掃描微鏡的理論模型，進(jìn)行了掃描微鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真優(yōu)化，完成了芯片加工和封裝設(shè)計(jì)，制作出了MOEMS掃描微鏡原理樣機(jī)，研究了掃描微鏡的驅(qū)動(dòng)控制方法，搭建了實(shí)驗(yàn)電路并進(jìn)行了電路調(diào)試和掃描微鏡性能測試。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　1.論文調(diào)研了國內(nèi)外MOEMS掃描微鏡的研究現(xiàn)狀，對典型掃描微鏡的工作原理、

3、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，針對微型光譜儀的應(yīng)用需求以及現(xiàn)有技術(shù)的不足，確定了集成角度傳感器的MOEMS掃描微鏡的主要研究內(nèi)容；
　　2.提出集成角度傳感器的電磁驅(qū)動(dòng)MOEMS掃描微鏡新型結(jié)構(gòu),分析了掃描微鏡和角度傳感器的工作原理;建立了掃描微鏡的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模型、電磁驅(qū)動(dòng)器和角度傳感器的理論模型；根據(jù)微型光譜儀的應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)了掃描微鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并采用有限元軟件對掃描微鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真、分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化；
　　3.設(shè)計(jì)了掃描微鏡加工

4、版圖,分析了掃描微鏡關(guān)鍵加工工藝，設(shè)計(jì)了加工流程，完成了掃描微鏡芯片制作。提出了磁路設(shè)計(jì)方案,采用有限元磁場分析，完成了掃描微鏡的封裝設(shè)計(jì)；
　　4.研究了掃描微鏡的驅(qū)動(dòng)控制電路，完成了信號發(fā)生、角度檢測、反饋控制和可變增益放大等模塊的設(shè)計(jì)，搭建了驅(qū)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)電路并進(jìn)行了調(diào)試；
　　5.研究了掃描微鏡性能測試方案，搭建了性能測試平臺，對掃描微鏡的諧振頻率、掃描角度以及角度傳感器的靈敏度和分辨率等重要性能參數(shù)進(jìn)行測試。測試結(jié)果