基于偏晶向(111)硅基的MOEMS掃描光柵微鏡關鍵技術研究.pdf

1、MOEMS掃描光柵微鏡是微型光譜儀的核心掃描分光器件，其衍射效率、分辨能力、最大掃描角度以及掃描運動的穩(wěn)定性等特性決定了微型光譜儀的整體性能。論文以微型近紅外光譜儀為具體應用對象，開展一種集分光、掃描、角度傳感功能于一體的 MOEMS掃描光柵微鏡的基礎理論與關鍵技術研究，具有十分重要的科學意義和明確的應用需求。
　　論文針對高衍射效率、高穩(wěn)定性、低成本的 MOEMS掃描光柵微鏡的迫切需求，提出了一種基于偏晶向（111）硅基的一體化

2、集成閃耀光柵、掃描微鏡和角傳感器的 MOEMS掃描光柵微鏡新結構；開展了相關理論與關鍵技術研究；突破了基于偏晶向（111）硅基的閃耀光柵、掃描微鏡、角傳感器的集成設計方法與關鍵加工技術，成功研制出原理樣機；研究了 MOEMS掃描光柵微鏡的測試方法，完成了原理樣機的性能測試與分析：諧振頻率為550.58 Hz，驅動電壓1000mV時的掃描角度為±6.34°，角度傳感器靈敏度為0.9654mV/°，在波長點1392nm處的光柵衍射效率為71

3、%，分辨率為18nm。
　　論文的主要研究工作是：
　?、俜治隽藝鴥?nèi)外 MOEMS掃描光柵微鏡的研究現(xiàn)狀及存在的科學與關鍵技術問題，確定了MOEMS掃描光柵微鏡的總體研究方案；
　?、谔岢隽艘环N基于偏晶向（111）硅基的MOEMS掃描光柵微鏡新結構。基于光學、力學和電磁學理論，研究了閃耀光柵的光學特性，建立了 MOEMS掃描光柵微鏡的運動模型，分析了 MOEMS掃描光柵微鏡的電磁驅動和電磁角傳感的結構與工作原理；

4、>　?、鄯治鲇绊戦W耀光柵衍射效率和分辨能力等性能的主要因素，完成了閃耀光柵結構參數(shù)的優(yōu)化設計；分析影響 MOEMS掃描光柵微鏡諧振頻率、掃描角度等性能的主要因素，完成了微鏡結構尺寸的優(yōu)化設計；研究外加磁場、線圈尺寸及匝數(shù)對驅動力和傳感器靈敏度的影響，完成了電磁驅動器和電磁角傳感器的優(yōu)化設計；
　?、芡瓿闪斯饪萄谀ぐ鎴D和加工工藝流程的設計；采用各向異性濕法刻蝕閃耀光柵、ICP干法刻蝕工藝釋放可動結構、電鍍和離子注入工藝制作金屬線圈等