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一种新型谐振式微机电系统扫描镜及其利萨如图形显示被引量：5: 2012年; 研制了一种基于微光机电系统(MOEMS)技术的新型谐振式扫描镜,该扫描镜采用绝缘体上硅(SOI)加工工艺,静电梳齿驱动,利用工艺中残余应力的释放产生垂直梳齿偏差,作为启动电极。针对该器件的机电性能,设计并搭建了一套光学系统测试其性能。结果表明,该器件具有加工工艺简单、低成本、低电压和大的扫描角度等优点。此外,将所制造的两个扫描镜进行合理组合,搭建了利萨如图形的显示装置,显示图案与Matlab软件仿真结果基本一致。; 燕斌苑伟政乔大勇刘耀波; 关键词：集成光学微光机电系统扫描镜绝缘体上硅激光投影

测量深亚微米薄膜内微小残余应力的测试圆环结构: 2012年; 为能灵敏地测出深亚微米薄膜中的微小残余应力,对现有的圆环临界屈曲结构做进一步改进,并利用改进后的圆环结构测量3种不同厚度的深亚微米尺度薄膜残余应力。通过在线监测系统对释放过程进行观察并测量其临界腐蚀深度,然后借助ANSYS软件的特征值屈曲法计算出残余应力大小。改进后的测试圆环结构最终成功地测量出3种深亚微米尺度薄膜中10MPa以下的微小残余压应力,而制作在同一薄膜上的微旋转机构因在如此低的应力状态下未发生明显的形变而未能实现残余应力的测量。; 乔大勇郑晓沛; 关键词：灵敏度

一种新型静电驱动二维微型扫描镜的设计及模态被引量：7: 2013年; 设计并加工制作了一种基于绝缘体上硅(SOI)制备工艺的新型静电驱动二维微型扫描镜,并对其工作原理进行了分析。为了有效预测该微型扫描镜的谐振频率及相应的振态,采用有限元分析软件ANSYS对其进行建模和前五阶模态的仿真,并从理论上分析了前两阶扭转模态谐振频率的计算方法。使用激光多普勒测振仪对该扫描镜的谐振频率进行了测量。测量结果表明,二维微型扫描镜前两阶扭转模态的谐振频率分别为402 Hz和1218Hz。该测量结果与软件仿真结果基本吻合,少许差异是由于在仿真模态时未考虑梳齿结构、空气阻尼及环境温度等因素造成的。本研究对设计出结构更简单的静电驱动微型扫描镜有重要的参考价值。; 刘耀波苑伟政乔大勇杨璇梁晓伟练彬; 关键词：光学器件绝缘体上硅谐振频率

一种新型微机电系统扫描镜的谐振频率研究被引量：7: 2012年; 在微光机电系统(MOEMS)技术的基础上,采用绝缘体上硅(SOI)的体硅加工工艺,设计并加工制作了一种新型的静电驱动的谐振式微机电系统(MEMS)扫描镜。介绍了其基本工作原理及结构设计特点;理论计算了圆形和方形两种结构的尺寸扫描镜的谐振频率,并利用ANSYS有限元软件进行仿真;设计并搭建了一个简单易操作的光学测试系统,对研制出的MEMS扫描镜(7.1mm×5.2mm)进行扫描角度测试。利用该器件参数激励的迟滞频率特性,对其谐振频率进行实际测量。同时,为验证其所测谐振频率的准确性,利用激光多普勒测振(LDV)系统对其进行测试。在工作电压10V,方形和圆形扫描镜的驱动频率分别为556Hz和596Hz时,机械扫描角度分别可达到约6°和5°,谐振频率分别约为300Hz和277Hz。并分析误差产生的原因及其结果。; 燕斌苑伟政乔大勇刘耀波吴蒙李昭; 关键词：光学器件微光学器件扫描镜绝缘体上硅谐振频率

MEMS扫描镜机电特性测量系统的设计: 2011年; 本文在微机电(MEMS)技术上设计并加工出了一种新型基于SOI工艺的谐振式微扫描镜,设计了MEMS扫描镜机电特性测量系统,对MEMS扫描镜的工作原理、机电特性、系统测量方法、系统方案实现和系统精度评定等方面进行了研究。首先,介绍了MEMS扫描镜的工作原理,对其结构设计及机电特性进行了研究。其次,研究了MEMS扫描镜的频率、幅值测量方法,根据其测量原理制定了系统测量方案,并对系统的硬件电路及软件程序进行了设计。最后,为验证测量系统的精度及其可靠性,采用激光多普勒(LDV)及激光三角法分别对MEMS扫描镜的幅值、频率进行对比测试。实验结果表明:该测量系统与两种测试方法的测量结果基本一致,基本满足MEMS扫描镜的机电特性测量稳定可靠、精度高、实时性强等要求。本文的研究,对MEMS扫描镜的闭环控制驱动及在微型光谱仪中的应用具有很大的参考价值。; 刘耀波苑伟政乔大勇燕斌; 关键词：扫描镜机电特性测量系统

基于李萨如扫描的微型激光投影显示技术被引量：6: 2014年; 结合李萨如图像扫描和微机电系统(MEMS)二维谐振式扫描镜,提出一种新颖的投影显示方法。相比于传统的投影显示技术,该技术具有控制简单、能耗低、体积小及重量轻等优点。首先阐述了该投影显示技术中像素的定义与划分,然后从理论上分析了刷新率、分辨率和谐振频率之间的关系,以及选择谐振频率的约束条件,最后通过Matlab软件进行仿真验证,并使用研制出的扫描镜样件搭建了投影显示样机,成功投影出分辨率为260×180的图像,从而验证谐振频率选择约束的有效性以及该投影显示方法的可行性,为实际工程应用奠定基础。; 李晓莹梁晓伟乔大勇刘耀波潘春辉练彬; 关键词：成像系统微机电系统刷新率谐振频率

基于二维微扫描镜的平视显示系统研究被引量：3: 2013年; 平视显示系统是一种目前普遍运用于航空器上的飞行辅助器,它能使飞行员不用低头就可以看到仪表上的重要信息。针对传统平视显示系统体积大、生产成本高等不足,提出一种基于二维微扫描镜的平视显示系统。通过对二维微扫描镜的振动频率与平视显示图像的稳定性、分辨率、刷新率之间关系的分析研究,初步实现基于二维微扫描镜的平视显示系统的搭建,并成功完成一个常见标志的成像,证明基于二维微扫描镜的平视显示系统的可行性。; 乔大勇吴蒙李昭; 关键词：李萨如图形

基于微机电系统技术的分立式微变形镜被引量：1: 2010年; 从光学性能仿真和结构版图设计两方面对基于微机电系统技术的分立式微变形镜进行了研究。以符合柯尔莫哥洛夫湍流统计理论的大气随机波前作为被校正对象,对方形排列、砖形排列和蜂窝形排列的三种分立式微变形镜进行了面形函数构建与波前校正仿真;从单元数量、控制电极、释放孔、弹性支撑梁和寻址线等方面给出了分立式微变形镜的结构、版图设计准则;最终采用两层多晶硅表面牺牲层工艺完成了一种方形排列37单元分立式微变形镜的制备,并对其镜面光学质量和电压-位移曲线进行了测试。; 乔大勇刘耀波王松洁程步青苑伟政; 关键词：微机电系统自适应光学

Two-dimensional microscanner for laser projection: 2013年; The design of a two-dimensional(2D) microscanner actuated electrostatically is presented,and a silicon-oninsulator(SOI) micromachining process is utilized to fabricate the sample.The microscanner can oscillate at inherent frequencies of 1146 and 360 Hz around two rotational axes,generating maximum twisting angles of ±10 and ±5.3 under two 10-V square waves,respectively.A monochromatic laser projection system based on Lissajous pattern is demonstrated using the developed microscanner,revealing an image resolution of 168×56 at 20 frames per second.; 刘耀波苑伟政乔大勇史龙飞郭向楠; 关键词：微扫描微加工工艺绝缘体上硅图像分辨率扫描仪

一种垂直梳齿驱动V型梁微镜设计(英文)被引量：2: 2011年; 设计了一种垂直梳齿驱动的V型扭转梁支撑的微镜器件。采用有限元仿真和解析方法对该器件进行了静态和动态分析。在100 V直流电压下,镜面转角可达0.7°,能够满足镜面扫描所需要的起始角。同时对比了不同支撑梁结构下的前五阶模态频率以及前两阶频率比,并分析了不同梁间距以及V型梁夹角下各个参数的变化趋势,得出了使微扭转镜工作在最稳定振型的V型梁倾斜角度,确定了所设计结构的优化尺寸。最后对V型梁的扭转应力进行了分析。; 李晓莹孙瑞康燕斌乔大勇; 关键词：微光机电系统

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国家自然科学基金(50805123)

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