MEMS扫描镜

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无万向节MEMS扫描镜


光学扫描镜是一种优秀的矢量扫描设备,能使入射光束按照特定的方式与时间顺序发生反射,从而在像面上实现扫描成像.传统的光学扫描镜体积大、成本高,且多为散装,大大限制了其应用。相较于传统的扫描镜,MEMS扫描镜具有尺寸小、成本低、扫描频率高、响应速度快和功耗低等优点,以被广泛的应用在光通信、扫描成像、激光雷达、内窥镜、3D扫描成像等领域。

按照扫描维度不同,MEMS扫描镜可以分为一维扫描镜和二维扫描镜,一维扫描镜是指在镜面在一个维度内偏转,二维扫描镜是指沿着两个方向同时对光束进行调节。实现二维扫描,可以选用两个一维的扫描镜,也可以选用两个一个二维的扫描镜。相比较而言二维扫描镜功能更强大,但是结构也更复杂,控制的难度也就越大。

按照驱动方式的不同,MEMS扫描镜可以分为静电驱动、电磁驱动、压电驱动和电热驱动四种驱动方式。电热驱动是,利用电能转换为热能,再转换为机械能驱动,其优点是驱动力和驱动位移较大,但是响应速度较慢。压电驱动是利用压电材料的压电效应实现驱动,具有驱动力大、响应速度快等优点,但是压电材料存在迟滞现象。电磁驱动是利用电磁或者永磁体实现驱动,具有较大的驱动力力和驱动位移,但是响应速度偏慢,且容易受到电磁干扰。静电驱动是利用带电导体间的静电作用力实现驱动,具有功耗低、速度快、兼容性好等优点。是目前使用最广泛的驱动方式。下图给出了各种驱动方式的性能对比

驱动方式

速度

幅度

电压

压电驱动

电磁驱动

热驱动

较低

静电驱动

较小

上海昊量光电推出的MEMS扫描镜全部由单晶硅制成,也就是说这种设计使运动部件不包括任何易出故障的部件,例如,金属、聚合物、压电材料等。使其拥有卓越的重复性和可靠性。采用拥有zl的无万向节设计,使大镜面尺寸和大角度偏转的MEMS微振镜拥有更高的速度。静电驱动的MEMS扫描微振镜两个轴的偏转角度最大可达到32°,在满振幅运转功耗仅为几毫瓦。目前静电驱动的微振镜可提供的一维和二维的MEMS扫描镜,可提供直径从0.8mm到5mm微型振镜。

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