光柵光閥新結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能分析【文獻(xiàn)綜述】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述電信多媒體電信多媒體光柵光閥新結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能分析光柵光閥新結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能分析摘要摘要：光柵光閥(GLV:GratingLightValve)技術(shù)最早由斯坦福大學(xué)DavidBloom教授及其研究小組于1992年提出，1994年成立了SLM（SiliconLightMachine）公司來(lái)推廣這一技術(shù)在投影顯示方面的應(yīng)用。光柵光閥是一種基于MEMS技術(shù)的衍射光器件，它是由一列懸空的粱組成的一個(gè)相位光柵。光柵光閥

2、是光線反射元件由一條條帶狀的反射面所組成反射面在靜電力的作用下進(jìn)行上下移動(dòng)使得光柵光閥形成衍射光柵工作在“開(kāi)”態(tài)和“關(guān)”態(tài)再加上其反射裝置的超高切換速度以達(dá)成影像的再生。衍射的作用使得光柵光閥在“開(kāi)”、“關(guān)”態(tài)存在一定的光能量的泄漏降低以光柵光閥為核心器件的投影機(jī)的投影性能所以有必要對(duì)光柵光閥的光學(xué)特性進(jìn)行分析。本文主要討論了GLV的基本特點(diǎn)和原理；綜合GLV的特點(diǎn)并舉例說(shuō)明了它的典型應(yīng)用，比如成像設(shè)備，包括投影系統(tǒng)、便攜式通信設(shè)備、打

3、印機(jī)、激光照排機(jī)、計(jì)算機(jī)直接制版機(jī)以及光纖通信等；介紹了Matlab仿真軟件的模擬分析方法，并比較分析Matlab仿真軟件的優(yōu)勢(shì)所在；最后討論了由于GLV在不同領(lǐng)域得到的成功和應(yīng)用，受到越來(lái)越多的重視，展示了其在數(shù)據(jù)傳輸速度、適用光譜范圍、結(jié)構(gòu)等方面的新的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：光柵光閥（GLV）；微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）；衍射光柵；光學(xué)性能參數(shù)；計(jì)算機(jī)模擬仿真1.1.引言引言光柵光閥(GLV)是一種基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的新型微型反射光柵在

4、靜電力的作用下可動(dòng)梁彎曲從而獲得所需要的光強(qiáng)分布，具有響應(yīng)速度快、光學(xué)效率高、成像穩(wěn)定、可經(jīng)受極高光強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。光柵光閥是一種衍射型相位光柵器，于1992年首次被提出。1994年美國(guó)加州硅光機(jī)公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)GLV產(chǎn)品，并于1998年進(jìn)行了首次投影機(jī)的公開(kāi)展示，后來(lái)GLV又不斷的被成功運(yùn)用到光通信、高清晰打印等領(lǐng)域，并在數(shù)字電視等方面有所新的發(fā)展和突破。2.2.背景背景MEMS微型可編程光柵是一種全新概念下的光柵具有軟件可編程控制的高靈活性特

5、點(diǎn)并表現(xiàn)出獨(dú)特的能量再分布能力是一種新型的多功能光學(xué)器件。而MEMS技術(shù)的采用不僅實(shí)現(xiàn)了光柵的微型化和集成化易于構(gòu)造大面陣光柵陣列同時(shí)顯著降低了制造成本、提高了器件的工作性能并且使光學(xué)片上系統(tǒng)(systemonachipSoC)的最終實(shí)現(xiàn)成為可能其中在結(jié)合了MEMS技術(shù)、微電子技術(shù)、精密機(jī)械加工技術(shù)和封裝技術(shù)等的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的微型光譜儀就是最典型的例子。這是其它光閥技術(shù)所無(wú)法比擬的。?光學(xué)效率高，成像清晰非凡相對(duì)于其它光閥技術(shù)所采用的

6、透射或反射成像，GLV利用光的衍射技術(shù)進(jìn)行成像，它具有更高的光學(xué)效率。而GLV光柵光閥與激光光源共同使用，可輕易達(dá)到3O00：1的成像對(duì)比度。使得成像無(wú)比清晰這也是sony公司利用GLV生產(chǎn)高清晰電視(HDTV)的原因之一。?成像穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)GLV技術(shù)采用簡(jiǎn)單的機(jī)械和電子設(shè)計(jì)，從而決定了其內(nèi)在品質(zhì)是穩(wěn)定可靠的。GLV可彎曲的晶片從不與其它物件接觸，根本不存在磨損的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明GLV晶片可以經(jīng)受高于6X10次的彎曲彈回周期。這可

7、以保證GLV可以連續(xù)15年每天24小時(shí)不停的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。?可擴(kuò)展性用于形成衍射光柵的GLV芯片是可擴(kuò)展的，將多個(gè)基本的GLV單元并排排列在一起，確保臨近的GLV單元之間沒(méi)有間隙，就可以使一個(gè)均勻照明線形陣列的輸出是平滑均勻的扁平光線。GLV單元越多，同時(shí)成像的像素就越多，從而成像速度可以有無(wú)限的擴(kuò)展空間。?能經(jīng)受極高的光能強(qiáng)度一般的光閥技術(shù)只能承受低于1瓦／平方厘米的光強(qiáng)，而對(duì)于GLV技術(shù)而言，當(dāng)光強(qiáng)增加到幾千瓦／平方厘米時(shí)，其操作性能沒(méi)

8、有受到任何影響。具有這種特性的GLV技術(shù)對(duì)于采用大功率紅外830nm激光進(jìn)行成像的直接制版設(shè)備來(lái)說(shuō)無(wú)疑是最佳的選擇。?制造成本低且容易實(shí)現(xiàn)與CMOS邏輯的集成GLV器件是采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制造的，因此容易集成相關(guān)的驅(qū)動(dòng)和外圍電路。另外，單塊晶圓上可以制造出多個(gè)器件，從而在大批量生產(chǎn)時(shí)，具有成本優(yōu)勢(shì)。但是GLV器件也存在一些不足如光帶的可調(diào)范圍一般只有幾百納米、單個(gè)光帶不能單獨(dú)控制、像素單元中的衍射單元數(shù)少等。5.5.GLVGLV的典型

9、應(yīng)用的典型應(yīng)用由于GLV器件具有響應(yīng)速度快(約20ns)、衍射效率高(70%)、插入損耗低(約1.5dB)、可承受大的能量密度(數(shù)十kWcm2)、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容(適合批量生產(chǎn)、成本低)等顯著優(yōu)點(diǎn)目前已經(jīng)在投影顯示、印刷制版、光通信等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。?投影顯示方面由于其無(wú)與倫比的響應(yīng)速度只需要在一維像素單元陣列(通常為1080像素)的垂直方向上進(jìn)行掃描就可以達(dá)到顯示二維圖像的目的與目前廣泛使用的LCD、D