1、論文在調(diào)研和分析硅微機(jī)械扭轉(zhuǎn)鏡光致動(dòng)器及MEMS動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,從器件的光機(jī)電特性理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模仿真、柔性硅微機(jī)械工藝加工技術(shù)和三維微運(yùn)動(dòng)精密測(cè)量技術(shù)等方面系統(tǒng)地開展了新型硅微機(jī)械扭轉(zhuǎn)鏡光致動(dòng)器及其動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)的研究,主要完成了以下五個(gè)方面的工作:1.系統(tǒng)地調(diào)研和分析了硅微機(jī)械扭轉(zhuǎn)鏡光致動(dòng)器及MEMS動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)研究的重要意義、應(yīng)用領(lǐng)域、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).2、討論和分析了硅微機(jī)械扭轉(zhuǎn)鏡光致動(dòng)器的動(dòng)力學(xué)特性、機(jī)械

2、沖擊響應(yīng)特性、微鏡的動(dòng)態(tài)變形特性和自重特性等力學(xué)理論問(wèn)題;討論和分析了基于側(cè)壁驅(qū)動(dòng)與底座驅(qū)動(dòng)的扇形非線性電場(chǎng)靜電致動(dòng)方式與基于垂直扭轉(zhuǎn)梳齒結(jié)構(gòu)的場(chǎng)致轉(zhuǎn)動(dòng)靜電致動(dòng)方式等硅微機(jī)械扭轉(zhuǎn)鏡光致動(dòng)器靜電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的致動(dòng)機(jī)理等電學(xué)理論問(wèn)題;討論和分析了硅微機(jī)械扭轉(zhuǎn)鏡光致動(dòng)器的光耦合插入損耗特性、微鏡鏡面的光學(xué)散射特性以及用于犧牲層釋放的腐蝕孔的光學(xué)衍射特性等光學(xué)理論問(wèn)題,首次獲得了七種因素共同作用下硅微機(jī)械扭轉(zhuǎn)鏡光致動(dòng)器光耦合插入損耗的統(tǒng)一的數(shù)學(xué)表達(dá)

3、式.在對(duì)硅微機(jī)械扭轉(zhuǎn)鏡光致動(dòng)器的光機(jī)電特性系統(tǒng)地理論研究的基礎(chǔ)上提出了硅微機(jī)械扭轉(zhuǎn)鏡光致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則.3、提出了單軸雙梁厚度差分結(jié)構(gòu)、單軸雙柔性折疊梁結(jié)構(gòu)、單軸雙梁垂直扭轉(zhuǎn)梳齒結(jié)構(gòu)、雙軸四梁差動(dòng)復(fù)合微鏡結(jié)構(gòu)以及以上四種基本結(jié)構(gòu)組合后的衍生結(jié)構(gòu)等五種工藝加工技術(shù)兼容的新型的硅微機(jī)械扭轉(zhuǎn)鏡光致動(dòng)器,對(duì)器件關(guān)鍵結(jié)構(gòu)薄厚度、高耐疲勞扭轉(zhuǎn)梁進(jìn)行了局部加強(qiáng)的變形補(bǔ)償設(shè)計(jì),建立了器件的三維實(shí)體模型以及兩維降階模型,對(duì)提出的新結(jié)構(gòu)硅微機(jī)械扭轉(zhuǎn)鏡光

4、致動(dòng)器進(jìn)行了系統(tǒng)的靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、靜電場(chǎng)、力電耦合和流體固體耦合的建模仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì),同時(shí)設(shè)計(jì)并分析了三種可實(shí)現(xiàn)單芯片集成的彈性光纖定位夾緊結(jié)構(gòu).4、提出了組合體硅微加工技術(shù)與表面硅微加工技術(shù)、兼容同一套光刻版圖、可分別基于SOI晶片和普通Si晶片、適應(yīng)于制造提出的各種新結(jié)構(gòu)單晶硅和多晶硅硅微機(jī)械扭轉(zhuǎn)鏡光致動(dòng)器的三套柔性加工工藝流程,開展了一系列重要工藝步驟的單項(xiàng)工藝試驗(yàn),對(duì)工藝流程與工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,針對(duì)加工過(guò)程中出現(xiàn)的具有普遍意義