表面工艺静电驱动mems变形镜关键技术研究

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1、Ｐ誦誦ｉｗ告去种化尖蓉ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ博±学位论文ＤＯＣＴＯＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＾，：！八ｌ．ｉｉ：郎安诺；雜記；＇‘；：養－＂－；露吗扣出；；醉巧；出門？聲．人扣巧自掉作．’．耗立萨护訪、’聞：了：：：．：‘：ｔｖ：；：：；：，：：；ｒ；；：；：窜请祭啤禱捐论文题目表面工芝静电驱动ＭＥＭＳ变形镜关键技术妍究学科专业光学工程

2、学号２０１１１１０５０５０１■Ｉ—■———■■■巧者姓名汪为民Ｉ指导教师范斌妍究员独创性齊巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进斤的研究工作及取得的研完成果。据我所知，炼了文中特别加队标注巧致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表Ｗ谢意。作者签名：日期年＾月｝日｝

3、论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检秦，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存。，汇编学位论文（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名１曰期：ＶｔＴ年月４曰分类号TP211+.6密级公开注1UDC681.7表面工艺静电驱动MEMS变形镜关键技术研究（题名和副题名）汪为民（作者姓名

4、）指导教师范斌研究员中国科学院光电技术研究所成都陈泽祥教授电子科技大学成都邱传凯高级工程师中国科学院光电技术研究所成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业光学工程提交论文日期2015.03.27论文答辩日期2015.06.01学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月日答辩委员会主席姜文汉院士评阅人叶玉堂黄黎蓉白廷柱黄战华张晓霞注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONKEYTECHNOLOGIESOFSURFACE-MICROMACHINEDELECTROSTATICACTU

5、ATEDMEMSDEFORMABLEMIRRORSADoctoralDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:OpticalEngineeringAuthor:WeiminWangAdvisor:Prof.BinFanSchool:SchoolofOptoelectronicInformation摘要摘要变形反射镜是自适应光学系统的核心器件，其性能和表现决定了自适应光学系统的性能，因而是自适应光学领

6、域的重要研究方向。基于静电驱动的MEMS变形镜具有体积小、耗能低、单元数多、响应速度快、能够与集成电路兼容等优点，是近年来小型化自适应光学系统的研究热点。本文针对表面工艺静电驱动的MEMS变形镜的一系列关键问题展开了深入研究，主要研究内容如下：1.大行程MEMS变形镜的静电驱动器研究。①针对四边形固支梁驱动器存在的行程小、可靠性低的问题，提出了六边形固支梁驱动器结构，并对所提出的驱动器进行了详细的理论计算和有限元分析，加工了相应的变形镜，获得了达到预期设计要求的实验结果；②提出了一种新型的能够计算任意结构驱动器

7、静电力的SC变换数值方法，通过对三层排斥驱动器、两层排斥驱动器以及垂直梳齿吸引驱动器结构的计算，验证了该方法的可行性与精度；③综合两层排斥驱动器和三层排斥驱动器各自的优势，提出了伪三层排斥驱动器，分析结果表明伪三层排斥驱动器具有最大的行程和驱动力，且其结构可与两层驱动器和三层驱动器兼容；④将前期研制的19单元分立镜面变形镜的两层排斥驱动器改为了伪三层排斥驱动器模式，获得了4.5μm的大行程。2.释放孔对MEMS变形镜性能的影响研究。①建立了包含释放孔参数在内的驱动器动态特性模型，分析了释放孔对驱动器动态特性的影

8、响，并加工了相应结构开展了实验验证；②分析了释放孔对连续镜面的弯曲刚度的影响，并相应设计了45单元连续镜面变形镜，通过理论分析和实验测试总结了其性能和效果，开展了静态像差校正实验，总结了研制中的不足。3.140单元具有较强实用化能力的表面工艺静电驱动MEMS变形镜的研制及关键技术研究。该变形镜采用了分立下电极的固支梁驱动器，并采取了设计平坦化方法以提高表面质量。针对残余应力导致表面屈曲