基于静电排斥力的大冲程mems变形镜

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1、MEMS传感器MEMSandSensors基于静电排斥力的大冲程MEMS变形镜陈科帆，姚军，高福华，汪为民，倪祖高1(1．中国科学院光电技术研究所微细加工与光学技术国家重点实验室，成都610209；2．四川大学物理学院，成都610064)摘要：设计并制造了一种基于静电排斥力的大中程MEMS变形镜，此变形镜采用了三个多晶硅结构层和一个金属反射层的设计。利用表面硅工艺完成了变形镜的加工，结合有限元分析软件和白光干涉仪对三种不同驱动器电极空间分布方式的静电排斥型变形镜进行了分析和研究。测试结果表明，静电排斥型变形镜在200V下能实现1．7p．m以上的位移，冲程较传统静电吸

2、引型变形镜有显著提高。在相同电压下，第三层多晶硅作为边缘电板时的变形镜获得的位移最大，在210V下达到2．42gm。关键词：微电子机械系统(MEMS)；变形镜；自适应光学；吸合效应；静电排斥力；冲程中图分类号：TH703文献标识码：A文章编号：1671—4776(2011)04～0242—06Large—StrokeMEMSDeformableMirrorsBasedOilElectrostatic。_Repulsive。_ForceChenKefan，YaoJun，GaoFuhua，WangWeimin，NiZugao(1．StateKeyLaboratoryof

3、OpticalTechnologiesforMicro如brication，InstituteofOpticsandElectronicsChineseAcademyofSciences，Chengdu610209，China；2．DepartmentofPhysics，SichuanUniversity，Chengdu610064，China)Abstract：Alarge—strokeelectrostatic-repulsive—forceMEMSdeformablemirrorwasdesignedandfabricated．Thisdeformablemi

4、rrorwaspreparedusingasurface—micromachiningpolysiliconprocess，andconsistedofthreepolysiliconstructurallayersandametalreflectivelayer．Threetypesofthemirrorswithdifferentactuatorelectrodesarrangementswereinvestigatedbyfiniteelementanalysis，andmeasuredwithascanningwhitelightinterferometer

5、．Theresultsshowthatthedisplacementoftheelectrostatic—repulsive—forcedeformablemirrorsismorethan1．7umat200V。andthestrokeofwhichislargerthanthatofconventionalelectrostatic～attractive—forcedeformablemirrors．Additionally，thedeformablemirrorhasthelargeststrokeof2．42umat210Vwiththethirdpolys

6、iliconlayerasthefringeelectrode．Keywords：micro—electromechanicalsystem(MEMS)；deformablemirror；adaptiveoptics；pullineffect；electrostatic—repulsive—force；strokeDoI：10．3969／．issn．1671—4776．2011．04．008EEACC：2575收稿Et期：2010～11—01基金项目：国家自然科学基金项目(60978051)通信作者：姚军，E-mail：junyao@ioe．ac．cn242Micr

7、onanoelectronicTechnologyVo1．48No．4April2()11陈科帆等：基于静电排斥力的大冲程MEMS变形镜于竖直向下的静电力，故可动上电极的合力表现为0引言竖直向上的静电排斥力，如图3所示。将此静电排近年来，自适应光学中的MEMS变形镜被广斥的驱动器用于MEMS变形镜的镜面，镜面的位泛应用于天文学、军事以及生物成像]。变形镜移和相变能改变反射光线的光程，从而实现反射光通过一个空间排列的驱动器阵列将波前分解并调整的相位调制。其相位或振幅来校正由光媒介引起的波前畸变。MEMS技术的出现突破了传统自适应光学变形镜研究的瓶颈，给变形镜的发展