微光機電系統(tǒng)

內(nèi)容概要

近代光學和光電子技術(shù)的迅速發(fā)展使光電子儀器及其元件（包括光學元件和機械零件）發(fā)生了巨大的變化，最重要的變化之一是從宏觀概念發(fā)展到微觀概念，因此，形成了不同的微光學儀器研究領(lǐng)域:微光學系統(tǒng)（Micro-Optics）、微機電系統(tǒng)（MEMS）和微光機電系統(tǒng)（MOEMS）。    微光學元件是應(yīng)用現(xiàn)代微加工技術(shù)，例如光學蝕刻技術(shù)、激光束直寫和電子束直寫以及反應(yīng)離子束蝕刻技術(shù)制造出的一類光學零件，一般地，這種元件的外形尺寸是微米數(shù)量級。微光學元件包括衍射和折射兩種，例如微透鏡、微反射鏡、微扇出光柵、最佳相位元件和偏振器等，已經(jīng)成為實現(xiàn)（而利用傳統(tǒng)的光學元件不可能實現(xiàn)或者是不現(xiàn)實的）各種光學功能的強有力工具，幾乎在所有的工程應(yīng)用領(lǐng)域中，特別是在現(xiàn)代國防科學技術(shù)領(lǐng)域中有重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的光學元件相比，微光學元件最大的優(yōu)點就是可以將大的復(fù)雜光學系統(tǒng)集成為非常緊湊的形式，使光電子儀器及其零部件更加小型化、陣列化和集成化，因此，微光學元件是制造小型或超小型光電子系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。

書籍目錄

第1章概述　1.1  集成電路和微加工技術(shù)的發(fā)展　1.2　微機電系統(tǒng)的發(fā)展　1.3　微光學的最新發(fā)展　1.4　MEMS中的微光學：MOEMS回顧　　1.4.1　光學開關(guān)的新發(fā)展　　1.4.2  可調(diào)諧濾光片和波分復(fù)用技術(shù)（WDMs）　　1.4.3　數(shù)字反射鏡裝置　　1.4.4　MOEMS掃描器　　1.4.5　電信領(lǐng)域中的MOEMS技術(shù)　1.5　微系統(tǒng)：術(shù)語和范圍　　1.5.1　世界范圍內(nèi)MEMS和MOEMS的活動　　1.5.2　世界范圍內(nèi)的MEMS和MOEMS學科　　1.5.3　MEMS和MOEMS的世界市場　1.6　本書涵蓋的內(nèi)容　參考文獻第2章　微機械加工技術(shù)　2.1  概述　2.2　散體微加工技術(shù)　　2.2.1　濕散體微加工技術(shù)　　2.2.2　干散體微加工技術(shù)　2.3  深X射線平版印刷術(shù)（DXRL）　2.4　表面微加工技術(shù)　2.5  與CMOS兼容的MEMS和MOEMS　2.6  以半導(dǎo)體復(fù)合材料為基礎(chǔ)的MEMS和MOEMS　2.7　MOEMS應(yīng)用中與光學有關(guān)的問題　問題與練習　參考文獻第3章　微光學　3.1  概述　3.2　微光學發(fā)展史　3.3　光束通過微結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)　　3.3.1　折射和衍射微光學元件　　3.3.2　模擬折射率材料　　3.3.3　光子晶體　　3.3.4　諧振濾光片　　3.3.5　對輪廓形狀的要求　3.4　二元和多階光學元件　　3.4.1  目的　　3.4.2　二元光學結(jié)構(gòu)的加工　　3.4.3　多階結(jié)構(gòu)的加工　3.5　連續(xù)面浮雕結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)　　3.5.1　平版印刷技術(shù)　　3.5.2　表面輪廓轉(zhuǎn)印到光學材料內(nèi)　3.6　結(jié)論　問題與練習　參考文獻第4章　致動器和傳感器  4.1  概述　　4.1.1　微致動器　　4.1.2　與MOEMS有關(guān)的傳感器　　4.1.3　本章的內(nèi)容  4.2　靜電致動器　　4.2.1  背景　　4.2.2　共面致動技術(shù)　　4.2.3　異面致動技術(shù)　　4.2.4　三維致動技術(shù)  4.3　熱致動器　　4.3.1　基本原理　　4.3.2　共面致動技術(shù)　　4.3.3　異面致動技術(shù)　　……第5章　微光學元件，測試和應(yīng)用第6章　纖維光學系統(tǒng)第7章　光學掃描第8章　顯示和成像系統(tǒng)第9章　自適應(yīng)光學第10章　MEMS和MOEMS的計算機輔助設(shè)計及模擬第11章　MEMS和MOEMS的封裝第12章　MEMS和MOEMS材料書中縮略語注釋

章節(jié)摘錄

　　微光學技術(shù)可以解決一些常規(guī)光學不能解決的問題。微光學的優(yōu)勢類似于MEMS，為光學系統(tǒng)尺寸的微型化提供一個強有力的工具，這是常規(guī)光學元件加工不可能達到的?！　「鞣N加工技術(shù)的發(fā)展，包括二元光學和灰度光刻法、低成本復(fù)印技術(shù)以及改進后的衍射光學設(shè)計方法，已經(jīng)使加工精度、可靠性和微光學元件的質(zhì)量得到了提高，并且拓寬了微光學器件的設(shè)計及制造種類?！　≌绲?章和第5章所述，微透鏡是微光學裝置的關(guān)鍵元件，幾乎在所有的高級光學系統(tǒng)中都需要它。為了滿足光學系統(tǒng)的所有要求，需要同時研發(fā)衍射微透鏡和折射微透鏡。微透鏡的兩個關(guān)鍵特性是速率和填充因子。微透鏡的速率定義為透鏡的焦距與直徑之比，該比值稱為F數(shù)，并用F/比值表示。填充因子應(yīng)用于微透鏡陣列，表示一個陣列如何封裝。衍射微透鏡陣列的填充因子是100％，但其速率受到限制，對可見光，限制到F/4如果是近紅外光，可能限制到F/2到F/1。在第3章和第5章將會看到，材料的折射率對控制衍射透鏡的速率起著重要作用。為了制造高速率的微透鏡，采用高折射率材料，例如GaAs是比較理想的。圖1-8給出了使用掃描電子顯微鏡（SEM）拍攝的F／0．3高速微透鏡陣列的顯微照片，波長A為10um，微透鏡直徑120um，填充因子100％。

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