MEMS振镜简介

MEMS振镜基本理论

MEMS振镜是一种基于微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical System）技术制作而成的微小可驱动反射镜。镜面直径通常只有几毫米。与传统的光学扫描镜相比，具有重量轻，体积小，易于大批量生产，生产成本较低的优点。在光学，机械性能和功耗方面表现更为突出。因此，MEMS振镜已经在条形码扫描，高清投影，激光共焦显微系统等领域得到应用。

MEMS振镜分类

MEMS扫描镜可以根据以下方面进行分类：

1. 工作原理：反射、折射或衍射；
2. 驱动原理：静电驱动、电磁驱动、压电驱动、热电驱动；
3. 制造技术：体微加工，表面微加工和其他微加工等。
4. 从工作方式来看，MEMS微镜可以分为谐振态和准静态（即非谐振态）两类：
   a）谐振态MEMS微镜需要工作在谐振频率点下，扫描频率偏离谐振频率点扫描角度会大幅降低至不能正常工作；
   b）准静态MEMS微镜的工作频率可以自由调整，从零开始到微镜结构固有谐振频率范围以内均可实时调节，大大提高了MEMS的灵活实用程度；
   c）MEMS微镜的动态响应以及固有谐振频率与MEMS微镜的加工制作方式以及镜片尺寸等都有关系。镜片尺寸越大，则MEMS微镜的转动惯量也越大，谐振频率会随之降低。

对于2DMEMS微镜，其在两个方向均可扫描，根据两轴扫描模式不同，其主要可以分为三类：
a）两轴均用准静态扫描方式，这种MEMS微镜两个方向上的工作带宽都从直流驱动到一定频率可调，不能工作在谐振频率下。当用直流电压驱动时，镜面反射光斑可以维持在一个固定的位置，因而可以实现点到点的扫描效果。
b）x轴（也即快轴）采用谐振模式，用正弦波驱动工作在微镜固有的谐振频率点，通常为几KHz，让反射光束在水平方向上快速扫描，然后y轴（也即慢轴）采用准静态模式，用低频三角波或锯齿波驱动扫描，频率通常为几十Hz。
c）两轴均为谐振扫描模式，该模式下两轴都工作在各自狭窄的频率范围内，均用高频正弦波驱动扫描。由于工作在谐振模式下的微镜形变以及扫描角度放大效果十分显著，因而要十分注意输入正弦波的幅度控制，超过一定范围的时候MEMS微镜可能会因为微镜支撑梁形变太大而损毁。该种模式下反射光束的扫描轨迹呈现出的扫描效果为李萨如图形。可以通过x轴和y轴的工作频率之比来调节李萨如图形曲形轨迹。

静电驱动

电磁驱动

压电驱动

电热驱动

小结

最后

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