光栅光阀新结构的光学性能分析【毕业论文】

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1、本科毕业设计（20届）光栅光阀新结构的光学性能分析I摘　要【摘要】光栅光阀是一种基于MEMS技术的衍射光器件，在投影成像、打印以及光通信等领域获得了广泛的应用。光栅光阀发展到今天历经了三代结构的变化，本文通过对三代光栅光阀不同结构的比较，在第三代结构的基础上自主的提出了光栅光阀新结构，详细分析了光学参数对光栅光阀光学性能的影响，并通过模拟计算验证了光学参数与光学性能之间的关系，为以后光栅光阀的工艺制作提供了理论指导。【关键词】光栅光阀；衍射光栅；光学性能；MATLAB模拟计算。IAbstract【ABSTRACT】Gratin

2、gLightValveisaMEMS-baseddiffractiveopticaldevices,andithasawiderangeofapplicationsinprojectionimaging,printing,opticalcommunicationsandotherfields.GratingLightValvehaschangedinthestructureofthreegenerationssinceitwasgenerated.Thedifferentstructuresofthreegenerations

3、ofGratingLightValvearecampared,andanewstructureoftheGratingLightValveisproposedindependentlybasedonthethirdgenerationofstructure.WedetailedlyanalysizetheopticalparametersoftheGratingLightValveanditseffectstotheopticalproperties,also,throughthesimulationtherelationsh

4、ipbetweentheopticalpropertiesandtheopticalparametersoftheGratingLightValveisverified.ThisworkprovidesathereticalinstructionthethefabricationoftheGratingLightValveinthefuture.【KEYWORDS】GratingLightValve；DiffractionGrating；OpticalProperties；MATLABSimulation21目　录摘　要IIA

5、bstractIII目　录IV1绪论11.1光栅光阀简介11.2研究背景及历史现状11.3光栅光阀的应用31.4研究内容及课题意义41.5本文结构42光栅光阀新结构52.1光栅光阀制作难点52.2光栅光阀新结构提出52.3工作原理63光栅光阀新结构光学性能分析73.1光学性能分析73.1.1光学效率73.1.2相位差73.1.3衍射效率93.2衍射光强103.3本章小结124MATLAB模拟计算134.1MATLAB简介134.2MATLAB系统计算134.2.1可动梁位移量与衍射光强的关系134.2.2外加电压与衍射光强的关

6、系154.2.3不同衍射角度与衍射光强的关系174.3本章小结195总结205.1本文总结205.2发展展望20参考文献21致谢22211绪论1.1光栅光阀简介光栅光阀(GLV:GratingLightValve)技术最早由斯坦福大学DavidBloom教授及其研究小组于1992年提出，1994年成立了SLM（SiliconLightMachine）公司来推广这一技术在投影显示方面的应用。1998年基于VLSI（VeryLargeScaleIntegration）技术的GLV被正式申请为专利[1]。在当时的光栅光阀中，基底的材

7、料是硅，可动梁的材料是SiN2，在可动梁和基底之间镀上一层反射材料（铝膜），相邻的梁和基底之间在镀上铝膜之后的高度差为入射光波长的二分之一。梁的厚度是入射光波长的四分之一。通过静电产生的引力拉动可动梁，使可动梁产生位移。由于可动梁的位移量相对入射光波长比拟，因此这种GLV器件的响应时间远远小于传统器件的响应时间，达到μs量级[2]。光栅光阀是一种基于微型机电系统(MEMS)[3]工艺的一种新型器件--光调制器,利用其表面具有的可选择的变形部分(可动光阀),提供衍射光栅。GLV技术可提供高速度、高可靠性，并可通过大批量生产来获得

8、低成本。GLV技术提供了完成光的开关、调制和衰减的一种可靠方法。基于GLV技术的器件同时结合了高速度、高精度、高可靠性和容易制造等特点，已经在仿真、显示、直接制版和光通信等要求苛刻的市场领域中得到了实际应用和验证[4]。1.2研究背景及历史现状光栅光阀是一种衍射型相位光栅器，