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研究人员创建实用和多功能的微型光力学设备

发布:HPLlaser    |    2017-01-11 19:16    阅读:185
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  研究人员已经开发出了一种新型的光学装置,采用微硅盘将光和机械波整合在一起。这种新设备是高度可定制的且兼容商业制造工艺,对于提高传感器检测力和运动性能,成为一个切实可行的解决方案。

  光学机械设备使用的光进行运动的检测。它们可以被用作低功耗,高效率的积木式加速度计,可用于检测智能手机的方向和运动以及在事故的几分之秒内触发汽车的安全气囊。科学家们正在努力使这些设备小型化,对于运动、受力和震动更敏感。

  识别最小的运动情形需要非常高水平的光波之间的相互作用或耦合,以用于检测,其中机械波是绑定到运动中的。在光学学会的《光学快报》杂志中,巴西坎皮纳斯大学的相关研究人员报告说,他们新的靶心磁盘设计所达到的耦合效率,实现了与最好的基于实验室的光学机械设备的报告相匹配。

  而最先进的机械设备所使用的并不是能广泛使用的设备,这种新型的靶心磁盘设备是由一个标准的用于制造互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片制造相同的工艺铸造厂制作的,后者则用于大多数数码相机。

  “因为这种设备是由商业CMOS代工制造工艺进行制造,那么世界上的任何一组制造设备都可以复制它,” Thiago P. Mayer Alegre说,他是研究小组的领导者。“如果有数千人制造,他们都会以同样的方式执行,因为我们使这种设备能够适应铸造厂的制造工艺。相比利用专门的内部制造技术制造这些设备,这种CMOS的制造工艺也更便宜和更快。”

  使光和运动相结合

  大多数机械设备使用相同的机制来限制光和机械波在材料中,实现波的相互作用。然而,这种方法会限制光学器件的性能,只因为只有某些材料才能够很好地在有限的光和机械运动情况下工作。

  “一旦你打破光和力学的约束规则,你可以使用任何类型的材料,”Alegre说。“它也使得有可能独立地进行设备的调整,使其工作在某些特定的光的频率或机械波频率处。”

  研究人员创建了一个24微米宽的硅圆盘,利用不同的机制限制光和机械波。光被限制在设备内进行反射,这导致光在磁盘边缘的反弹,并围绕在一个圆形环的外面部分。研究人员给硅盘加圆,形成一个靶心的外观,即定位机械运动的外环,它可以与光相互作用。磁盘由一个允许磁盘移动的中心基座支持.。

  “径向圆环曾在其它设备中被用来限制光波,但我们把这种方法应用到了机械波中,”Alegre说。“我们的光学机械装置是第一个使用这种径向圆环用于机械和光学波的耦合。”

  该硅盘的设计的灵活性意味着它可不仅仅是用来感知运动。例如,用激光材料制造磁盘可以产生一个由运动控制的脉冲或功率水平的激光器。该器件也可用于使非常小和高频率的光调制器的电信领域的应用。

  研究人员正在进一步完善其装置的设计,并利用更好的CMOS代工制造流程进行设备的制造。这样可以减少磁盘丢失的光量,从而提高整体性能。他们还想通过可实现光的来回的集成光波导与光机械磁盘相结合形成一个使得这种设备更加实用化整体设备。

  来源:LabBang资讯

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