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基于MEMS光栅平动式光调制器信号处理分析 被引量：2
1
作者 张洁 黄尚廉 +2 位作者 张智海 孙吉勇 史玲娜 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2314-2318,共5页
依据傅里叶光学理论,采用在频谱面上放置两种空间滤波器的方法进行信号处理,分析了光栅平动式光调制器在成像面上的强度分布情况,实现了对光能量的调制.分析表明:当滤出±1级谱时,像面上可以得到完全均匀的暗场;但是由于边框和悬臂... 依据傅里叶光学理论,采用在频谱面上放置两种空间滤波器的方法进行信号处理,分析了光栅平动式光调制器在成像面上的强度分布情况,实现了对光能量的调制.分析表明:当滤出±1级谱时,像面上可以得到完全均匀的暗场;但是由于边框和悬臂梁的影响,得不到完全均匀的亮场;当滤出零频谱时,由于边框和悬臂梁的影响,得不到完全均匀的暗场和亮场.设计时,为了要在像面上得到更高的亮度均匀性,需要满足可动光栅栅条宽度为光栅周期的一半,同时应尽量减少悬臂梁和边框的宽度. 展开更多
关键词 衍射 光栅 傅里叶光学 光栅平动式光调制器 信号处理
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蟹型悬臂梁对光栅平动式光调制器性能的影响 被引量：2
2
作者 张洁 黄尚廉 +2 位作者 张智海 孙吉勇 付红桥 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期315-320,共6页
基于MOEMS(Micro-opto-electro-mechanical Systems)的光栅平动式光调制器依靠结构中的蟹型悬臂梁在静电力作用下的上下运动来改变可动光栅和下反射面的距离,从而实现对光能量的调制。本文依据傅里叶光学对光栅平动式光调制器(Grating M... 基于MOEMS(Micro-opto-electro-mechanical Systems)的光栅平动式光调制器依靠结构中的蟹型悬臂梁在静电力作用下的上下运动来改变可动光栅和下反射面的距离,从而实现对光能量的调制。本文依据傅里叶光学对光栅平动式光调制器(Grating Moving Light Modulator,GMLM)工作状态的光学特性进行了详细的理论分析和计算机仿真。分析了可动光栅的光栅周期数为偶数和奇数时,由于几何中心的不同,使得采用傅里叶光学分析时透过率函数不同的问题,并对GMLM衍射光能量的分布进行了详细的理论推导;重点讨论了GMLM结构中边框和蟹型悬臂梁对对比度的影响。结果表明,为了得到较高的对比度,应减小边框宽度、悬臂梁的宽度和长度,文章用图形给出了直观说明。 展开更多
关键词 衍射光栅 傅里叶光学 MEMS 光栅平动式光调制器
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波长扫描方法测试光栅平动式光调制器的微间距 被引量：2
3
作者 张洁 黄尚廉 +1 位作者 张智海 孙吉勇 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05A期1764-1767,共4页
基于MEMS的光栅平动式光调制器(GratingMovingLightModulator,简称GMLM)是通过改变结构中可动光栅上表面和下反射面之间的微间距来实现光能量的调制.对GMLM工艺进行了简单的介绍,采用波长扫描方法对GMLM测试样品的可动光栅上表面和下反... 基于MEMS的光栅平动式光调制器(GratingMovingLightModulator,简称GMLM)是通过改变结构中可动光栅上表面和下反射面之间的微间距来实现光能量的调制.对GMLM工艺进行了简单的介绍,采用波长扫描方法对GMLM测试样品的可动光栅上表面和下反射面之间的微间距进行了测试.重点分析了微间距的测试方法,并提出了双峰法和多峰法的数据处理方法.结果表明:采用多峰法使微间距测试精度提高了k倍,波长扫描方法测试结果和理论结果吻合.与VEECO公司测量结果(h=1.24μm)对比,利用波长扫描方法的相对测试误差小于1%;该测试方法精度达到纳米量级. 展开更多
关键词 光栅 调制器 波长扫描 峰值波长
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MOEMS光栅平动式光调制器的吸合电压分析与实验 被引量：1
4
作者 张智海 黄尚廉 +2 位作者 张洁 金珠 王宁 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1368-1372,共5页
通过研究提出了一种新颖的利用微光机电系统技术(MOEMS)制造的光栅平动式光调制器GMLM,它可以利用衍射原理对光进行动态调制,其设计适宜形成二维光调制器阵列。针对GMLM,分析并给出了其准静态下的吸合电压计算公式。考虑到MEMS器件的尺... 通过研究提出了一种新颖的利用微光机电系统技术(MOEMS)制造的光栅平动式光调制器GMLM,它可以利用衍射原理对光进行动态调制,其设计适宜形成二维光调制器阵列。针对GMLM,分析并给出了其准静态下的吸合电压计算公式。考虑到MEMS器件的尺寸效应,对电容的边缘场效应影响不能忽略。文中对GMLM器件的边缘场效应影响因子进行了公式推导,并针对GMLM修正了传统的平行板执行器吸合电压计算公式。实验结果证明,修正后的理论公式可以较好地预测GMLM的吸合电压值,与实际测量值的误差为4.3%。 展开更多
关键词 光栅平动式光调制器 微光机电系统 吸合电压 边缘场效应
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光栅平动式光调制器的残余应力自测量方法和试验
5
作者 张智海 黄尚廉 +2 位作者 张洁 金珠 王宁 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期12-17,共6页
对微机电系统(Micro-electro-mechanical systems,MEMS)器件残余应力的测量方法大都需要有标准的测试结构。这些测试结构体积较大,一方面占用有限的光刻版面积,另一方面加电和测试时都会增加复杂性和难度。针对一种基于微光机电系统(Mic... 对微机电系统(Micro-electro-mechanical systems,MEMS)器件残余应力的测量方法大都需要有标准的测试结构。这些测试结构体积较大,一方面占用有限的光刻版面积,另一方面加电和测试时都会增加复杂性和难度。针对一种基于微光机电系统(Micro-opto-electro-mechanical systems,MOEMS)技术的光栅平动式光调制器(Grating moving light modulator,GMLM),提出一种无须外加测量结构,直接利用GMLM本身结构特性得到残余应力的测量方法。这种测量方法利用残余应力与GMLM吸合电压之间的关系,由吸合电压测量值可以计算出材料的残余应力值。推导GMLM残余应力与GMLM吸合电压之间的关系式,并考虑平行板电容的边缘效应加以修正。通过试验,给出实际GMLM采用的Al-1%Si膜的残余应力为99MPa。该方法的应用,使得GMLM器件具有残余应力自测量功能,实现测量和执行结构一体化,降低器件残余应力测量的成本和复杂度。 展开更多
关键词 光栅平动式光调制器 微光机电系统 残余应力自测量方法 吸合电压
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MOEMS阿达玛变换光谱仪的可动光栅光开关阵列
6
作者 岳秋琴 张智海 余华 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1489-1493,共5页
根据微弱光谱信号的快速检测原理,构建了一种适用于阿达玛变换光谱仪的MOEMS(微光机电系统)可动光栅光开关阵列。对一种适用于补偿光栅光调制器件加工误差的阿达玛变换算法进行了分析,设计了以Al膜为主的表面微加工工艺流程,制作出MOEM... 根据微弱光谱信号的快速检测原理,构建了一种适用于阿达玛变换光谱仪的MOEMS(微光机电系统)可动光栅光开关阵列。对一种适用于补偿光栅光调制器件加工误差的阿达玛变换算法进行了分析,设计了以Al膜为主的表面微加工工艺流程,制作出MOEMS可动光栅光开关阵列。实验测试结果表明,可动光栅光开关阵列可以在低至8.1V的电压下进行光调制,开关频率达到140Hz,完全可以满足阿达玛变换光谱仪调制速度快、光谱范围宽、机械磨损小和误差小等要求。 展开更多
关键词 阿达玛变换光谱仪 微光机电系统 可动光栅光开关阵列 误差补偿算法
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微光机电系统光栅平动式光调制器的激光投影研究 被引量：3
7
作者 张智海 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期663-667,共5页
提出了一种新颖的面向激光投影的微光机电系统(MOEMS)光栅平动式光调制器(GMLM),利用衍射原理对光进行动态调制,具有较简单的工艺和投影光学系统。介绍了GMLM的光调制原理和以GMLM阵列为核心器件的投影光学系统的构成。建立了GMLM的等... 提出了一种新颖的面向激光投影的微光机电系统(MOEMS)光栅平动式光调制器(GMLM),利用衍射原理对光进行动态调制,具有较简单的工艺和投影光学系统。介绍了GMLM的光调制原理和以GMLM阵列为核心器件的投影光学系统的构成。建立了GMLM的等效光学模型,用标量衍射方法推导出了GMLM经过投影光学系统成像的夫琅禾费衍射图样复振幅分布。搭建了GMLM投影演示系统,进行了静态投影和动态投影实验。实验验证了上述公式的正确性,并且验证了GMLM光调制原理和投影成像原理。 展开更多
关键词 微光机电系统 光栅平动式光调制器 标量衍射 激光投影显示
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