文档介绍：硕士学位论文浮承;蕊虫孽题目微变形镜设计及其薄膜残余应力控制研究虞益挺申请学位日期作者学科、专业指导教师机械制造及其自动化苑伟政年月谎芯可
摘要关键词:自适应光学,微机电系统,表面加工,分立活塞式,微变形镜,薄膜其次,针对薄膜残余应力对微变形镜使用性能的影响,结合有限元好相反;过大的残余应力将使镜面结构产生大的变形,从而导致微变形镜远场衍最后,针对表面加工分立活塞式微变形镜在填充比以及工作冲程等基于技术的微变形镜以其体积小、成本及功耗低、驱动电压小、响应速度快、性能稳定等显著优点在自适应光学领域具有广阔的应用前景。而采用表面工艺制作的静电驱动分立活塞式微变形镜又具有控制简单、集成度高、易于实现批量生产等优点,成为微变形镜的研究热点。然而,对于表面加工的微变形镜而言,工艺过程中产生的薄膜残余应力将影响器件的使用性能和工作可靠性,甚至导致器件失效。因此,如何有效控制薄膜中的残余应力成为微变形镜制造中的一大难题。首先,以表面加工静电驱动分立活塞式微变形镜为研究对象,采用系统级设计方法建立了行为模型,并详细讨论了设计过程中的空气压膜阻尼问题;对所设计的微变形镜进行了器件光学性能和机械性能的仿真与分析:制定了双层多晶硅的表面工艺流程,完成了微变形镜掩膜版图的设计与制作;在实验室条件下进行了流片,得到了部分微变形镜的原型样件。所设计的微变形镜的下拉电压为⒐舱衿德饰⒊宄涛.、结构的响应时间约为、稳定时间约为旧夏苈阕允视庋低车挠τ靡G蟆仿真,对薄膜残余应力的产生根源、测量技术以及控制技术等几个方面进行了系统的研究。结果发现:当结构内部存在一定的拉应力时将提高支撑梁的弹性系数,从而导致下拉电压、共振频率等性能参数较设计值偏大,而对于压应力情况则刚射性能的下降。方面存在的不足提供了改进的建议,并且就微变形镜制造过程中的牺牲层释放和应力控制两大难题提出了解决的办法。残余应力西北工业大学硕上学位论文
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第一章绪论自适应光学技术与微光机电系统技术图所示为采用与不采用自适应光学技术所拍摄的星像对比刚”。密,使全世界的天文学家都可以获得这项具有革命意义的新技术。此后,自适应自适应光学叫,际跏且恢质凳毙U庋低乘婊蟛畹高新技术,它使光学系统能适应环境变化,保持良好的性能,使高分辨率和激光传输光学系统解决动态随机干扰问题成为可能,因此在天文学、光通信、生物医学、高能激光武器等领域具有广阔的应用前景。自适应光学基本概念的提出可以追溯到世纪年代。当时海尔天文台的拜勃库克瓸谝淮翁岢隽俗允视庋У母拍詈凸ぷ髟恚河貌ㄇ按ǜ器探测波前畸变信息,再用可任意变形的光学元件产生可控的光学相移来补偿波前畸变。但是它超越了当时技术所能达到的极限,而且应用主要集中在天文学领域。直到年,,使其成为第一台可供实用的自适应光学天文望远镜。随着冷战的结束,美国军方对其自适应光学相关的研究资料进行了解光学技术获得了飞速发展。到目前为止,世界上许多国家的天文台已经将自适应光学技术应用于天文望远镜上,如欧洲南方天文台、天文台、天文台、天文台等,虽然它们使用的自适应光学系统的主镜面从几米到几十米不等,但是基本工作原理是一样的,如图所示【。其工作过程如下:采集到的光学畸变波前经过变形镜反射后被分光镜分成两束,一束直接传送到采光装置进行图像的采集和观察,疚酪缓M跣图星像对比图两北工业大学硕上学位论文
传统技术制作的变形镜都具有体积大、能耗高、驱动器数目少的缺点,且采用手工装配的方式,布线复杂,劳动量大,不能实现批量生产,因此成本非常高,例美元。同时,手工装配也导致系统的工作稳定性变差。现有技术已经严重限制了自适应光学技术的应用与发展,迫切需要新技术来近年来,随着微机电系统不断发展与成熟,以其体积小、重量轻、性能稳定、可大批量生产、成本及功耗低等显著优点,在航空航天、国防军事、机车车辆、生物医学、环境监控、数据存储等领域获得了广泛应用。从广义上讲,是指可大批量生产的,集微另一束由波前传感器恢滞枷裉讲馄鳎糜诟胁夤庋Рㄇ埃壳笆褂米罟愕氖沙克一哈特曼波前传感器占喝缓螅ㄇ爸毓蛊骰岣莶ㄇ按ǜ衅鞑獾玫牟面信息重构出与原始波前相反的波前,并将该信息传给波前控制器;波前控制器根据重构出的波前状态给不同变形镜单元的控制器发送不同的控制信号,使变形镜的镜面面形发生改变,从而实现对畸变波前的校正。从上图可以看出,一个自适应光学系统主要由变形镜、波前传感器、波前重构器和波前控制器组成,而变形镜是最重要的组成部分,它的表面质量、功耗、冲程和响应时间等参数直接决定了整个自适应光学系统的工作性能。但是,采用如有霰湫尉档ピ