MEMES微光栅编码器

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1、微型光栅编码器MEMSgratingencoder07级电科4班制作：岳森赵建涛王亮赵博征卢礼平栗力我将从以下几个方面给大家做出介绍：1.开发微型光栅编码器的意义；2.微型光栅编码器的原理及结构尺寸；3.以投影型编码器为例详细介绍制作工艺;4.近几年发展的新MEMSgratingencoder;5.部分微系统光栅读码器在我们生活中的应用开发微型光栅编码器的意义；编码器是一种探测位置、位移、角度、速度和旋转方向等用途的位置传感器。随着计算机的普及，伴随由模拟控制向数字控制转变而必然产生的模/数(A/D)变

2、换器。最初编码器实施数字化的目的只是为了适应自动化、省力化和高速化发展的需要。近年来又向高精度化和多功能化方面发展。对于复杂抛物线形状等的X线,用金属反射镜、非球面透镜，要求实现高精度化的呼声也日益提高。他们都要求用小于20nm的节距进行测量，有人提出用原子作为刻度的方法，这种方法也要求高分辨率。这样,就势必要求实现微结构化。还有一个研究课题,就是期待在高功能化方面实现集光传感器、执行元件、电子电路于一体化的光微级机。返回微型光栅编码器的原理及结构尺寸MEMSgratingencoder本身非常小,可以

3、将多个编码器编入微小的执行元件中,有利于执行元件的高功能化。encoder是一种变位测定器,所以也适用于速度传感器、加速度传感器和压力传感器等。Encoder在三维测定器方面的应用并不妨碍目前变位计的高功能化。另外,即使做成载物台，只要把线标度和编码器主体内藏在载物台中,那么也可以把载物台作为确定位置使用,有利于载物台的高功能化。因此,在编码器等测量和传感器领域实现微型化,是有很大实用价值的。下面就介绍光编码器实现微型化的意义。对于小型、可高精度测定的光衍射编码器进行了微型化实验。将卫星透镜和多角形激光

4、去一体化，支撑了0.5mm见方的超小型编码器，与以前的尺寸比为1:100（照片1）。希望在功能和性能（分辨率10nm）方面能达到与目前最高级产品同等的水平。由于采用了可成批大量生活残的光刻集成一体化技术，打破了以前小型轻零花的界限（50nm区间）。可以在直径2in的基板上同时制作8000个。照片2示出的是放大的卫星编码器。倒U字型上能看到的是对角型半导体激光器的一部分，在U字中间的光电二极管，设置在它们前面的是将透镜膜堆积后，腐蚀成透镜形状，在制成厚度约为10um的微透镜。其他部分则则为测量电源用的底座

5、部。微编码器的重量,制成商品时应该带着外壳,主体很轻,只有0.05mg，所以，不容易受惯性的影响，高速响应性好。图2示出了微编码器的原理图。从有两个全反射面的多角形半导体激光器两端射出的两束激光,通过微透镜变成平行光,斜照射到微细凹凸周期排列的标度衍射光栅上。此时所产生的衍射光,具有光栅一移动其相位就发生变化的性质。这时,如果用被激光器包围的中央部分的光电二极管干涉士次衍射光,就会象照片所示那样,从其光电二极管中获得把衍射一半间距的移动量作为一周期的正弦波输出。返回投影型编码器图3为投影型微编码器的概略

6、图。它由硅透过型衍射光栅(其作用相当于图1中的G1,G3)、集成在该光栅的光电探测器PD、反射型光栅(其作用相当于图1中的G2)及非相干光源组成。从传感器后方的非相干光源发出的光照射在硅光栅上,光从穿透部分发出。制作步骤首先热氧化厚200μm的n型Si基板,基板表面上生长一层SiO2膜。接着,TMAH刻蚀使光栅穿透部分减薄到40μm。进行腐蚀部分的尺寸大小为2.5mm×5.7mm然后,硼注入形成p2n结,制作铝电极完成光栅型光电探测器部分。最后反应离子刻蚀形成垂直的透过型光栅G1。完成光栅，栅距为40μ

7、m和80μm,器件的尺寸为10mm×10mm。这是分立开的步骤下图所示为制作出的栅距80μm照片。器件底下的文字通过硅的刻穿部分作的光栅能被清楚地看到。测出光电探测器光电探测器的灵敏度约为21mA/W。返回近几年新发展的各种MEMSGratingEncoderx射线衍射光栅的制备环氧树脂包封粘合框架去除基质IntegratedBraggGratings综合光栅BraggGratings布拉格光栅拆卸波导光栅掩,揭示潜藏在面具浇注蚀刻图案基材面具在波导光栅掩面具模式去除多余的光栅掩蚀刻波导特征拆卸波导光栅

8、掩,揭示潜藏在面具翻译特点,然后去除浅的光栅衍射光栅的面具用微光栅原理制成的红外光谱仪返回部分微系统光栅读码器在我们生活中的应用识别条码识别微雕刻微图像印刷指纹识别谢谢大家！