1 西北工业大学 空天微纳系统教育部重点实验室，西安 710072
2 西北工业大学 陕西省微纳机电系统重点实验室，西安 710072
基于体硅微加工技术，设计了一种闪耀角可调的微型可编程光栅，对该光栅进行优化设计，并理论计算不同闪耀角、入射角条件下相对光强分布，采用COMSOL有限元仿真软件模拟不同入射参量下远场相对光强分布.结果表明：设计的可编程光栅有效反射面积占光栅总面积的83.63%，比表面微加工技术设计的光栅提高8%以上，最大工作闪耀角为6.84°；当532 nm波长垂直入射时，0~10°闪耀角调制范围内最大衍射效率为96.67%.
微型可编程光栅 闪耀角可调 硅微加工 微机电系统 衍射效率 Micro programmable gratigns Tunable blazed angle Silicon micromachining Microelectromechanical systems Diffraction
西北工业大学微/纳米系统实验室, 陕西 西安 710072
研制了一种基于微光机电系统(MOEMS)技术的新型微型可编程光栅周期可调光栅。该光栅采用玻璃体上硅(SOG)加工工艺, 静电梳齿驱动, 具有操作简单、连续可调和宽调制等特点。该光栅在静电驱动力的作用下, 周期的变化引起特定级次下单色光衍射角的变化及复色光光谱的偏移。针对该光栅的衍射特性, 设计及搭建两套光学系统, 根据光栅结构设计参数的理论计算与测量结果基本一致, 充分表明该光栅能对光具有良好的调制作用。为该器件在微型光谱仪和光开关的应用提供了技术参考。
微光机电系统(MOEMS) 微型可编程光栅 周期可调光栅 玻璃体上硅(SOG) 衍射特性
西北工业大学微/纳米系统实验室, 陕西 西安 710072
在微机电系统技术的基础上, 采用两层多晶硅表面微加工工艺, 研制了一种新型的微型可编程光栅, 利用静电驱动方式实现对光栅闪耀角的动态控制。该微型可编程光栅具有结构简单、大闪耀角可调等特点。通过对样件主要性能指标的测试, 得到光栅的下拉电压在110～115 V范围、回复电压在74～65 V范围、谐振频率约78 kHz、调节时间约12 μs, 其最大可工作闪耀角超过5 °, 测量结果与仿真基本吻合。同时探讨了该微型可编程光栅作为光开关应用的可能性, 并针对现有样件存在的问题, 提出了改进意见。
微机电系统 微型可编程光栅 表面微加工 闪耀角 光开关
西北工业大学微/纳米系统实验室, 陕西 西安 710072
作为一项重要的光学性能, 微型可编程光栅的最大闪耀角决定了其可用光谱波段。提出了两种微型可编程光栅最大闪耀角的实验测量方法, 同时搭建了一个简单的光学系统验证其可行性及有效性。测量结果与理论计算和数值仿真的结果比较吻合, 相对误差均小于3.5%。结合实验现象, 利用Matlab软件仿真分析了释放孔对衍射结果的影响, 为提高微型可编程光栅的光学性能提供了技术参考。
微机电系统 微型可编程光栅 优化分析 最大闪耀角
西北工业大学微/纳米系统实验室, 陕西 西安 710072
在微机电系统技术的基础上, 采用两层多晶硅表面微加工工艺, 设计并加工制作了一种闪耀角可调式的微型可编程光栅。介绍了微型可编程光栅的基本工作原理及结构设计特点, 针对其最主要的一个光学参量——最大闪耀角, 根据设计的光栅结构尺寸进行了理论计算, 并利用ANSYS有限元仿真结合Matlab软件的数据处理功能进行了数值模拟。设计并搭建了一个简单易操作的光学实验系统, 对最大闪耀角进行了实际测量。结果表明, 理论计算、数值模拟以及实际测量的最大闪耀角非常吻合, 制作的微型可编程光栅的最大闪耀角超过5°。
微机电系统 微型可编程光栅 闪耀角 表面微加工工艺
