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微光机电系统 高爽 蒋秀珍0704102 微光机电系统 微光机电系统 Micro Optical Electro Mechanical System MOEMSforshort 微光学 微电子和微机械相结合而产生的一种新型的微光学结构系统 微机电系统 微机电系统Micro Electro Mechanical System MEMSforshort 以批量化的微电子技术为基础 通过各向异性腐蚀 各向同性腐蚀 牺牲层腐蚀 键合等技术 制造出各种微机械结构 并使之与电路相集成 组成一个可以完成信息获取 处理及执行功能的微系统 它将微型传感器 微型执行器 信号处理和控制电路 接口电路 通信系统 电源融为一体MEMS的制作工艺利用了常规的IC IntegratedCircuit 制作工艺把微型的电子系统和微型机械系统复合到微米 甚至是纳米量级的尺寸刻度里面 微机电系统 三大支撑技术 微机电系统 LIGA LIGA是德文Lithographie Galanoformung和Abformung三个词 即光刻 电铸和注塑 LIGA工艺是一种基于X射线光刻技术的MEMS加工技术 主要包括X光深度同步辐射光刻 电铸制模和注模复制三个工艺步骤 微光机电系统 MEMS应用领域不断拓宽 目前 MEMS发展的一个屏障 输出力矩小而光系统无需力矩输出 由于通过微机电系统技术实现了可动结构 使得微机电系统技术与微光学相结合而形成的微光机电系统 MOEMS 受到人们更大的关注 微光机电系统 MEMS器件非常适合应用于光学领域 研究内容 目前 2008 微光机电系统的研究内容主要有 光通信用波分复用器 光开关 显示器 微型光谱仪 光学连接器 可调波长滤波器 微光扫描器 微 微干涉仪 微可变焦透镜 微外腔激光器 斩波器微镜阵列 透镜阵列 光学探测器 集成光学系统 光学编码器等 现阶段MOEMS研究的主要问题 微型化带来的 特殊 理论问题 目前 MOEMS基础理论的研究还远远不能满足人们的需要 成为整个微光机电系统进一步发展的瓶颈 微型化的构件所产生的效应使其具有自身独特的性能 导致在各个相关的科学领域都产生了新的问题 MOEMS微小尺寸和微小空间内 许多宏观状态的物理量都发生了变化 异于传统机械的特点 呈现了特有的规律和尺寸效应 尺寸效应 指的是当物体尺寸L改变时 种种物理量比例于而变化的现象 当系统或器件的尺寸缩小到微观领域时 与尺寸L高次方成比例的惯性力 L4 电磁力 L3 等的作用相对减小 而与尺寸L低次方成比例的粘性力 L2 弹性力 L2 表面张力 L1 静电力 L0 等的作用相对增强 同时表面积与体积的比值增大 热传导 化学反应显著加快和表面摩擦显著增加 尺寸效应 尺寸效应 1几何结构学中的尺寸效应 表面积和体积比的变化 介质不连续性突出2部分力的尺寸效应各种作用力的相对重要性变化 介质连续的宏观概念不成立 要对力学理论修正 3流体力学中的尺寸效应4热传递中的尺寸效应1热流密度相当大 107W m22热惯性小L3 微光机电系统的制造技术 微光机电系统的制造技术 2001 3 1体微加工技术硅的体微加工技术 在MOEMS中广泛用于刻蚀光纤对准用的V型槽 深腔 硅弹簧等结构 硅的体微加工技术的关键技术是硅的刻蚀 它主要包括干法和湿法两种刻蚀 硅的湿法刻蚀又可分为各向同性刻蚀和各向异性的刻蚀2表面微机械加工技术表面微机械加工技术是制造MOEMS器件的一项十分关键的微加工技术 常用这一技术来加工微铰链 悬臂梁 隔膜以及空腔等结构 3LIGA技术LIGA技术是用同步辐射X光源进行X射线深层光刻 微电铸和微复制 用三种工艺来加工三维微结构 LIGA就是这三种工艺的德文缩写 实例光开关 实例微光传感器微执行机构 红外探测器微光开关微机械光纤耦合器栅状光阀成像系统数字微镜器件与数字光路处理器 总结 http mems isi edu mems htm 总结 MOE