微光机电系统

摘要： 微惯性测量单元(MIMU)是惯性导航系统(INS)的核心组件,亦是构建微定位导航授时(μ-PNT)系统的重要组成部分。当前成熟的微惯性测量单元主要基于微机电系统(MEMS)实现,其性能逐渐难以满足新型无人驾驶车、无人飞行器以及制导弹药、航空航天器等军民用领域对高精确惯性导航的需求。近年来,各种新型微惯性测量技术相继被提出,以期望突破微惯性测量单元的性能与尺寸、质量、功耗(SWaP)之间相互制约的关键技术难题。系统总结了近年来国内外在常规MEMS惯性测量技术以及新型微光机电系统(MOEMS)惯性测量、微腔光力惯性测量、量子精密测量等几类新型惯性测量技术方面的研究进展,展望了未来新型高精度惯性测量技术的发展趋势,并提出了一种基于腔光力系统的量子增强型惯性测量技术构想。

摘要： 为了提高激光点火/起爆系统中微光机电系统(Micro-opto-electro-mechanical system,MOEMS)光开关的传能效率,研究了双光纤耦合对准误差对开关传能特性的影响。利用ZEMAX仿真软件建立了双光纤耦合模型,仿真分析了不同偏移方式对传能效率和输出光束分布的影响;进一步搭建了双光纤耦合传能效率测试平台,通过设计系列尺寸的光纤偏移固定微通道,实现了双光纤轴向、横向和角度多种方式不同误差的偏移。试验得到了双光纤在不同偏移情况下的传输效率及光斑图像,为后续MOEMS光开关的设计及改进提供一定依据。

摘要： 微加速度计是一类极为重要的微惯性传感器,广泛应用于振动检测、惯性测量、惯性导航等多个技术行业。随着微纳加工技术的日趋成熟,微加速度计技术的发展受到广泛关注。中文对近年来基于微机电系统和微光机电系统的微加速度计最新研究进展进行综述,简要介绍各种微加速度计的基本工作原理、优势和不足之处,并对各种类型微加速度计的性能进行综合对比分析,讨论出适用于高精度惯性测量及惯性导航等应用方向的微加速度计设计方案,最后分析其仍面临的各种技术挑战,展望未来发展方向。

摘要： 提出微光机电系统陀螺仪的光学检测方法,设计了由光栅耦合器、回音壁模式谐振腔和光波导组成的微光学检测器件,实现与盘式谐振陀螺仪的单片集成.理论分析了谐振腔的谱线漂移和耦合机制,通过调整结构参数得到品质因数为5303.1.分析了光栅周期、刻蚀深度、入射角和上包层对光栅耦合器耦合效率的影响,通过不断优化调整最终实现了51.5％的水平耦合.最后对实验测试结果进行讨论.

摘要： 针对小型化惯性测量单元对加速度计的集成需求,设计了一种基于腔光力学原理的推挽式拉链腔型声光子晶体加速度计.加速度计采用铌酸锂单晶薄膜材料,将MMI耦合器、相位调制器、声光子晶体拉链腔等结构实现单片集成,同时推挽结构消除了旁轴加速度带来的误差.所提出的加速度计基于仿真结果功能特性如下:带宽大于20 kHz,噪声等效加速度10.2μg/(√Hz),通过增大测试质量至10-9 kg可以将分辨率提升至10-7 g/(√Hz)量级,采用闭环调频反馈,可扩展线性测量范围至 ±80 g.同时实现大带宽、高分辨率与大量程的加速度计传感.加速度计适配激光光源,未来可与谐振式光学陀螺集成应用于惯性导航系统.

摘要： 基于微机电系统(Micro-electromechanical Systems,MEMS)的非本征光纤珐珀超声传感器具有抗电磁干扰、信号传输距离远、体积小、质量轻等特点,对电力设备中局部放电所释放的超声信号有着良好的检测与定位能力.该型传感器的敏感结构通常为圆形完整膜片,其加工方法相对简单,但是膜片的内外温度差异或压力不平衡会导致传感器性能指标的偏移,减小或消除这种影响是促进光纤珐珀超声传感器工业化应用的基本前提.提出了一种基于多孔式敏感膜片的光纤珐珀超声传感器,敏感膜片采用MEMS工艺制造,其厚度仅有5μm,加工方法简单,成本低廉;进一步地,结合3D打印技术与防水透声膜完成了敏感膜片的保护性封装.实验结果表明:该传感器在液体中具有良好的超声响应,静压灵敏度可达到1.25 V/Pa,距离衰减、方向响应与静态压力等性能与空气中保持相同规律,且通气孔避免敏感膜片内外出现气压不平衡的情况.因此,该传感器在液体中局部放电检测领域展现出较好的应用潜力.

摘要： 为了提高引信状态控制的安全性,增强其抵抗引信内、外强电磁干扰的能力,提出了一种应用于微小型引信安全系统的硅基微光机电保险机构.该机构采用光纤作为过程能量传输的载体,通过静电驱动方式实现对光纤光路错位与对准的控制,达到引信安全与解除保险的目的.设计了MOEMS保险机构的总体结构和耦合光路,并对它进行SOI+DRIE工艺设计和加工.通过开展静电微驱动器性能测试试验和光路性能测试试验得出,静电微驱动器能够实现130μm的大位移输出,MOEMS保险机构的解除保险时间和恢复保险时间分别为13 ms和5 ms,光能传输效率为46.1％.所设计的MOEMS保险机构能够满足功能要求,具备天然的抗电磁干扰能力,有效提高了引信的本征安全性.

摘要： 针对传统微光机电系统(MOEMS)光学加速度传感器结构复杂、信号解算繁琐等缺点,该文设计了一种基于绝缘衬底上的硅(SOI)片上工艺的,光强差分测量加速度的MOEMS加速度计。该传感器的主要光强调制部件为90°V型镜,在V型镜的对应位置上集成3个光纤通道,入射光经V型镜反射后进入2条输出光纤通道。加速度信号由进入2条光纤通道的光强差检测。器件的所有部分集成在单一的SOI晶圆片上,由一次深刻蚀工艺制造。与传统传感器比较,具有工艺简单、抗电磁干扰和有效抑制共模信号等优势。加速度计的性能指标:微机械灵敏度为0.077 7μm/g(g=9.8m/s^2),谐振频率为1.79kHz,传感器灵敏度为5.46mV/g。

摘要： In order to solve the problems that the acceleration integration of light mechanical and electrical system is poor,and the sensitivity is low,this paper adopts acceleration sensor system design by using vibration protection and good stability of clamped beams.The circular cavity and straight waveguide are coupled to realize the design of micro ring resonator,parameters of length of the waveguide are applied to control stability,strength,etc.The intensity of resonance,optical amplification process,and fixed clamped beam system are analyzed theoretically,the wavelength is obtained;by the model analysis wavelength change of the micro ring resonator is detected.Sensing characteristics analysis shows that the micro ring resonator output light intensity of the resonant peak is high,the free frequency range is obviously small,and the method can measure the precision variation.Acceleration variation has a linear relationship with the output spectrum,the sensitivity of the acceleration sensor system designed can reach 50 pm/g.%为了改进微光机电系统中加速度集成化差、灵敏度低问题,采用过振保护、稳定性较好固支梁进行加速度传感系统设计.通过环形谐振腔和直波导耦合的方式实现微环谐振腔设计,利用控制波导长度参数实现耦合稳定性、强度等调节.理论分析了实现光强谐振、光放大的过程,固定的固支梁系统,得到了微环谐振腔波长,模型分析得出通过波长变化得到检测微环输出端的光谱变化.传感特性分析表明:微环谐振腔的输出光强谐振峰值高,自由频范围明显小,有利于测量高精度变化量;加速度变化量与输出光谱表现为线性关系,设计的加速度传感系统灵敏度可以达到50 pm/g.

摘要： 本文简要介绍了微光机电系统(MOEMS)制造技术的现状,主要针对硅微机械加工技术和LIGA技术,讲述了这些技术的原理和工艺流程。最后指出了MOEMS制造技术的发展趋势。

摘要： 本文重点阐述了微光机电系统(MOEMS)的基本制造工艺:硅微机械加工技术和LIGA技术,并介绍了几种典型的工艺应用。最后对其的发展进行了展望。

摘要： 随着微光机电系统技术的发展,选用的材料已经从传统的半导体材料向功能结构材料开始转变,相应的制造技术也从半导体工艺向特种加工、超精密加工等先进制造技术发展。由于材料及其制造技术的进步,又使微系统的性能不断提高,其应用领域也不断扩大,在先进武器装备的微型传感器、微光学结构阵列、微小动力装置、微伺服阀等方面得到了广泛应用。

摘要： 微光机电系统具有驱动电压低、转动角度大以及重量轻等优点,可应用于无线光网络组建和全光转发等应用领域。本文采用基于MOEMS技术制造的微反射镜来执行光束指向的精确控制,主要分析了MOEMS驱动电压与转动角度以及驱动电压与光斑重心坐标之间的关系,建立了MOEMS微反射镜驱动电压与光束转动角度关系模型,并得出驱动电压与转动角度之间呈线性关系,驱动电压与光斑重心坐标(x)之间在一定的区间范围内(x>1000μm)呈线性关系,而在x<1000μm呈现非线性的结论。

摘要： 微光机电系统(MOEMS)是当今技术领域研究的热点之一，它采用先进的半导体工艺，将具有信号处理功能的智能机械结构与光电子器件集成在一块芯片中，可以制作种类繁多的微型器件，实现多种功能。本文介绍了自组装制作技术有限元方法模拟。

摘要： 文章简介了MEMS的特点与应用，详述了以微光机电系统(MOEMS)为基础的光开关的原理，结构与分类。并详细地讨论了几种最新型的MEMS光开关技术，同时分析比较了这些元件的工作原理与应用上的优缺点。在论文的后面部分作者设计并分析了一种新型的硅基PZT压电复合多层膜悬臂梁驱动的光开关，并提供了一种新型硅基PTZ压电复合膜悬梁驱动光开关的制作方法，希望能为新型光开关的研究和发展提供一定的理论依据和参考。

摘要： 讨论了激光自混合测速的原理、发展现状及关键技术。基于三镜腔模型，详细讨论了激光自混合测速的原理。反馈光与激光器腔内光混合，调制激光器的输出功率和频率，通过信号处理得到频移量，从而计算出物体的运动速度。当前，激光自混合测速技术尚处于发展阶段。主要针对低速、匀速的运动物体，速度测量范围为几mm/s至几十m/s，测量精度为1%;尚未建立普遍适用的测速模型，对影响自混合测速精度的因素研究还不成熟;信号处理和硬件实现的报道较少。激光自混合测速还有许多关键技术有待解决：高速、变速运动对象测速未见报道;高精度、大动态范围的信号处理技术有待发展;需要研究普遍适用的用于速度方向辨别的方法等。

摘要： 讨论了激光自混合测速的原理、发展现状及关键技术。基于三镜腔模型，详细讨论了激光自混合测速的原理。反馈光与激光器腔内光混合，调制激光器的输出功率和频率，通过信号处理得到频移量，从而计算出物体的运动速度。当前，激光自混合测速技术尚处于发展阶段。主要针对低速、匀速的运动物体，速度测量范围为几mm/s至几十m/s，测量精度为1%;尚未建立普遍适用的测速模型，对影响自混合测速精度的因素研究还不成熟;信号处理和硬件实现的报道较少。激光自混合测速还有许多关键技术有待解决：高速、变速运动对象测速未见报道;高精度、大动态范围的信号处理技术有待发展;需要研究普遍适用的用于速度方向辨别的方法等。

摘要： 讨论了激光自混合测速的原理、发展现状及关键技术。基于三镜腔模型，详细讨论了激光自混合测速的原理。反馈光与激光器腔内光混合，调制激光器的输出功率和频率，通过信号处理得到频移量，从而计算出物体的运动速度。当前，激光自混合测速技术尚处于发展阶段。主要针对低速、匀速的运动物体，速度测量范围为几mm/s至几十m/s，测量精度为1%;尚未建立普遍适用的测速模型，对影响自混合测速精度的因素研究还不成熟;信号处理和硬件实现的报道较少。激光自混合测速还有许多关键技术有待解决：高速、变速运动对象测速未见报道;高精度、大动态范围的信号处理技术有待发展;需要研究普遍适用的用于速度方向辨别的方法等。

摘要： 讨论了激光自混合测速的原理、发展现状及关键技术。基于三镜腔模型，详细讨论了激光自混合测速的原理。反馈光与激光器腔内光混合，调制激光器的输出功率和频率，通过信号处理得到频移量，从而计算出物体的运动速度。当前，激光自混合测速技术尚处于发展阶段。主要针对低速、匀速的运动物体，速度测量范围为几mm/s至几十m/s，测量精度为1%;尚未建立普遍适用的测速模型，对影响自混合测速精度的因素研究还不成熟;信号处理和硬件实现的报道较少。激光自混合测速还有许多关键技术有待解决：高速、变速运动对象测速未见报道;高精度、大动态范围的信号处理技术有待发展;需要研究普遍适用的用于速度方向辨别的方法等。

摘要： 本实用新型提供一种基于微光机电技术的海底智能光纤一体化监测系统，包括光源模块、耦合模块、传感光纤模块、参考光路模块、光电探测模块、信号解调处理模块，传感光纤模块与耦合模块形成传感臂，用于传输携带有海底振动及水位变化信息的光波，参考光路模块与耦合模块形成参考臂，用于在耦合模块中与从传感光纤模块反射的携带有海底振动及水位变化信息的光波发生干涉，光电探测模块用于将耦合模块传输来的干涉光信号转换为电信号，信号解调处理模块用于对光电探测模块传输的电信号进行解调处理。将光纤传感技术与微光机电技术整合，同时实现了地震检波器及水位计的功能，达到对海底地震及海啸的有效预警目的，对物理参数的测量非常精确。

摘要： 本发明公开了一种用于微光机电系统真空封装的管壳及其制作方法，底座内有芯片固定槽，封帽密封固连于底座一端外侧的环状外扩止挡，滤光片密封覆盖于底座另一端的开口外侧，透光片密封固定覆盖于封帽轴向端面的透光窗口外侧，吸气剂固定装置固设于封帽和底座内，其制作方法为：加工底座和封帽并进行烧氢、脱碳、镀镍和退火处理；加工吸气剂固定装置并进行清洗、吹干和烘烤处理；底座和封帽的焊接区溅射铬后电镀金；将滤光片和透光片分别通过铅锡焊料焊接和过渡玻璃多层焊接到底座和封帽上，并进行退火处理；粘接吸气剂固定装置并将底座和封帽焊接在一起；漏气检测和抽真空密封处理，本发明用于微光机电系统真空封装，同时保证芯片不因高温失效。

摘要： 本发明公开了一种制作基于微光机电系统的波长可调谐滤波器的方法，该方法包括：用分子束外延方法生长用于制作滤波器的外延片；对该外延片进行清洗，并对该外延片进行第一次光刻，光刻出单悬臂图形；采用电感耦合等离子体刻蚀方法对该具有单悬臂图形的外延片进行干法刻蚀，刻蚀出垂直台面；对该刻蚀出垂直台面的外延片进行第二次光刻，光刻出P、N两个电极图案，然后反型，淀积共面电极，并金属剥离，形成电极；对该外延片进行选择性腐蚀，腐蚀出具有空气隙的单悬臂结构；停止反应，对该单悬臂结构进行保护。利用本发明，制作出了波长可调谐的滤波器。

摘要： 本发明涉及一种微光机电的制备方法，包括以下步骤：在第一SOI硅片的顶层硅上形成图形化的高反膜和顶层硅电极以及检测电极；图形化的第二SOI硅片顶层硅与高反射薄膜共同形成可动滤光结构，图形化的金属支撑柱下方与顶层硅连接；将S3制备好的可动滤光结构层晶圆对准键合于S2制备好的固定滤光结构层晶圆上方，可动滤光结构中的金属支撑柱与固定滤光结构中的金属支撑柱键合形成支撑柱；取两面抛光后的标准晶圆作为盖帽层，在盖帽正面制备有金属Pad点与垂直导电引线连接；本发明的有益效果是：该制备方法兼容光学与MEMS制备工艺，可批量制造，采用该方法制备得到的微光机电系统具有集成度高、光学占空比大、静电驱动力大、易与探测器集成等优点。

摘要： 本发明公开了一种复合膜结构的光纤微光机电系统超声传感器及其制作方法，复合型薄膜包括氮化硅薄膜和氧化硅薄膜，氧化硅薄膜生长于氮化硅薄膜上表面，由于两种薄膜平面结构的差异，复合过程能够有效改善单层膜片表面的残余应力，提高对超声波敏感的灵敏度。本发明能够调节不同波长入射光的光程差，实现对宽带入射光各波长的光程差保持整体一致，实现稳定的光学干涉，并提高信号解调的线性范围。本发明采用复合型薄膜结构，提高了敏感膜片的响应频率范围和声压强度承压范围，可应用于宽带宽以及大压强的超声波检测。

摘要： 本发明公开了一种抗大冲击的高精度微光机电系统加速度计。主要由封装外壳和布置在封装外壳中的微机械加速度敏感单元和光学微位移测量单元组成，微机械加速度敏感单元位于光学微位移测量单元正下方；微机械加速度敏感单元从上到下依次为光栅、质量块‑悬臂梁‑硅基底微机械结构和下限位板。微机械加速度敏感单元将外界输入的加速度转化为质量块的位移，光学微位移测量单元将位移量转化为电信号并实现高精度的加速度测量。本发明能保证微机械结构在大冲击下不失效，固定封装的光学微位移测量单元能保证各个光学元件在大冲击下不损毁，相对位置保持不变，从而实现抗大冲击的高精度加速度测量。

摘要： 一种基于微光机电系统同时切换的可扩展1x2开关阵列，有作为发光和收光单元的二维光纤阵列、用作准直的透镜，还设置用于反射光和根据需要对反射光进行角度调整，从而将反射光从二维光纤阵列的一通道切换到另一通道的微光机电系统转镜芯片，二维光纤阵列、透镜和微光机电系统转镜芯片依次设置在光路上，其中，光纤阵列的每排设置有N根光纤，其中，N为大于1的整数，每列设置有3N根光纤，其中，N为大于等于1的整数。本发明利用一个二维微光机电系统转镜芯片，采用二维光纤阵列，实现N的扩展，本发明制作的1x2光开关阵列可扩展性强、集成度高、成本低、体积小，并可同时切换。

摘要： 本发明公开了一种用于微光机电系统真空封装的管壳及其制作方法，底座内有芯片固定槽，封帽密封固连于底座一端外侧的环状外扩止挡，滤光片密封覆盖于底座另一端的开口外侧，透光片密封固定覆盖于封帽轴向端面的透光窗口外侧，吸气剂固定装置固设于封帽和底座内，其制作方法为：加工底座和封帽并进行烧氢、脱碳、镀镍和退火处理；加工吸气剂固定装置并进行清洗、吹干和烘烤处理；底座和封帽的焊接区溅射铬后电镀金；将滤光片和透光片分别通过铅锡焊料焊接和过渡玻璃多层焊接到底座和封帽上，并进行退火处理；粘接吸气剂固定装置并将底座和封帽焊接在一起；漏气检测和抽真空密封处理，本发明用于微光机电系统真空封装，同时保证芯片不因高温失效。

摘要： 本实用新型公开了一种抗大冲击的高精度微光机电系统加速度计。主要由封装外壳和布置在封装外壳中的微机械加速度敏感单元和光学微位移测量单元组成，微机械加速度敏感单元位于光学微位移测量单元正下方；微机械加速度敏感单元从上到下依次为光栅、质量块‑悬臂梁‑硅基底微机械结构和下限位板。本实用新型能保证微机械结构在大冲击下不失效，固定封装的光学微位移测量单元能保证各个光学元件在大冲击下不损毁，相对位置保持不变，从而实现抗大冲击的高精度加速度测量。

摘要： 本实用新型公开了一种用于微光机电系统真空封装的管壳，底座内有芯片固定槽，封帽密封固连于底座一端外侧的环状外扩止挡，滤光片密封覆盖于底座另一端的开口外侧，透光片密封固定覆盖于封帽轴向端面的透光窗口外侧，吸气剂固定装置固设于封帽和底座内，本实用新型用于微光机电系统真空封装，同时保证芯片不因高温失效，且该真空封装的管壳内部无内应力，结构强度大，密封性高。