一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于MEMS技术的高线性度反射镜


[0001]本专利技术涉及反射镜
，具体涉及一种基于
MEMS
技术的高线性度反射镜
。

技术介绍

[0002]随着航天工程登学科的迅速发展，高精度反射镜在天文望远镜
、
激光加工
、
激光测距与星间通讯等领域应用广泛，研究人员致力于开发具有高精度快速反应的反射镜
。
目前广泛应用的反射镜类型有电磁式
、
热电式和压电式反射镜，这其中电磁式反射镜结构复杂
、
体积较大；压电式反射镜的驱动电压高，而热电式反射镜的体积大，精度低
。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于
MEMS
技术的高线性度反射镜，利用
MEMS
微纳加工技术进行微结构制造，同时该装置还具有体积小
、
精度高
、
结构紧凑的特点
。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种基于
MEMS
技术的高线性度反射镜，包括底座1，安装在底座1上的外壳2，外壳2内部具有对称布置的一对弧形凹槽，与底座1的限位共同约束永磁体位置，安装于外壳2弧形凹槽中的第一永磁体5‑1和第二永磁体5‑2，第一永磁体5‑1内侧为磁体
N
极，第二永磁体5‑2内侧为磁体
S
极，连接在外壳2上的环形帽3，环形帽下端设置有与反射镜面6外沿相配合的凹槽，安装于环形帽3和外壳2之间的反射镜面6，通过
MEMS
技术中的磁控溅射铺设于反射镜面6背面边缘相互平行的第一横向电极7‑1和第二横向电极7‑2，通过
MEMS
技术中的磁控溅射铺设于反射镜面6背面边缘相互平行的第一纵向电极8‑1和第二纵向电极8‑2，第一横向电极7‑
1、
第二横向电极7‑2的布置方向与第一纵向电极8‑
1、
第二纵向电极8‑2的布置方向互相垂直，连接反射镜面6与镜面外沿的第一横向扭梁9‑
1、
第二横向扭梁9‑
2、
第一纵向扭梁
10
‑1和第二纵向扭梁
10
‑2，第一横向扭梁9‑1与第二横向扭梁9‑2相对于镜面对称共线布置，第一纵向扭梁
10
‑1与第二纵向扭梁
10
‑2相对于镜面对称共线布置，布置于第一横向扭梁9‑1上表面的第一横向压阻传感器
11
‑1，布置于第二横向扭梁9‑2上表面的第二横向压阻传感器
11
‑2，布置于第一纵向扭梁
10
‑1上表面的第一纵向压阻传感器
12
‑1，布置于第二纵向扭梁
10
‑2上表面的第二纵向压阻传感器
12
‑
2。
[0006]反射镜通过电磁感应产生电磁力驱动偏转，第一永磁体5‑1和第二永磁体5‑2在反射镜内部空间形成均匀恒定磁场，磁感线方向从第一永磁体5‑1内侧指向第二永磁体5‑2内侧，在对第一横向电极7‑1和第二横向电极7‑2通以方向相反，大小相同，相位一致的电流时，第一横向电极7‑1受到第一永磁体5‑1和第二永磁体5‑2所形成的磁场的安培力，受力方向垂直于反射镜面6，同时第二横向电极7‑2同样受到垂直于反射镜面6的力，第一横向电极7‑1与第二横向电极7‑2所受力方向相反，对反射镜面6共同构成作用于第一纵向扭梁
10
‑1和第二纵向扭梁
10
‑2的力偶矩并驱动第一纵向扭梁
10
‑1和第二纵向扭梁
10
‑2转动，通过改变输入电流的大小与方向，第一横向电极7‑1和第二横向电极7‑2所受安培力也随之改变，
即获得反射镜面6不同的横向转角输出；同理，在对第一纵向电极8‑1和第二纵向电极8‑2通以方向相反
、
大小相同
、
相位一致的电流时，第一纵向电极8‑1受到第一永磁体5‑1和第二永磁体5‑2所形成的磁场的安培力，受力方向垂直于反射镜面6，同时第二纵向电极8‑2同样受到垂直于反射镜面6的力，第一纵向电极8‑1与第二纵向电极8‑2所受力方向相反对反射镜面6共同构成作用于第一横向扭梁9‑1和第二横向扭梁9‑2的力偶矩并驱动第一横向扭梁9‑1和第二横向扭梁9‑2转动，通过改变输入电流的大小与方向，第一纵向电极8‑1和第二纵向电极8‑2所受安培力也随之改变，即获得反射镜面6不同的纵向转角输出；同时对第一横向电极7‑
1、
第二横向电极7‑
2、
第一纵向电极8‑
1、
第二纵向电极8‑2通电，即同时形成横向和纵向转角输出
。
[0007]所设置的外磁场由固定安装的第一永磁体5‑1和第二永磁体5‑2产生，第一永磁体5‑1和第二永磁体5‑2在反射镜内部空间形成均匀恒定磁场，磁感线方向从第一永磁体5‑1内侧指向第二永磁体5‑2内侧，在工作状态下磁场稳定，第一横向电极7‑
1、
第二横向电极7‑
2、
第一纵向电极8‑
1、
第二纵向电极8‑2所受力均为安培力，对第一横向电极7‑1和第二横向电极7‑2通以方向相反
、
大小相同
、
方向一致的电流时，第一横向电极7‑1和第二横向电极7‑2所受力只与电流大小和方向
、
磁场强度有关，不受工作时的外部振动与自身偏转角度影响；同理，对第一纵向电极8‑1和第二纵向电极8‑2通以方向相反
、
大小相同
、
方向一致的电流时，第一纵向电极8‑1和第二纵向电极8‑2所受力只与电流大小和方向
、
磁场强度有关，不受工作时的外部振动与自身偏转角度影响
。
[0008]反射镜面6使用硅晶圆衬底为基底，使用化学气相沉积铺设硅氧化层增强绝缘性，通过
MEMS
技术中的磁控溅射在硅氧化层上铺设第一横向电极7‑
1、
第二横向电极7‑
2、
第一纵向电极8‑
1、
第二纵向电极8‑2金属薄膜，于第一横向扭梁9‑
1、
第二横向扭梁9‑
2、
第一纵向扭梁
10
‑1和第二纵向扭梁
10
‑2处布置相同形状的工字形化学掩模后，通过化学蚀刻和离子蚀刻对第一横向扭梁9‑
1、
第二横向扭梁9‑
2、
第一纵向扭梁
10
‑1和第二纵向扭梁
10
‑2处的硅晶圆蚀刻，蚀刻后由于化学掩模保护而保留下的部分即为第一横向扭梁9‑
1、
第二横向扭梁9‑
2、
第一纵向扭梁
10
‑1和第二纵向扭梁...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
MEMS
技术的高线性度反射镜，其特征在于：包括底座
(1)
，安装在底座
(1)
上的外壳
(2)
，外壳
(2)
内部具有对称布置的一对弧形凹槽，与底座
(1)
的限位共同约束永磁体位置，安装于外壳
(2)
弧形凹槽中的第一永磁体
(5
‑
1)
和第二永磁体
(5
‑
2)
，第一永磁体
(5
‑
1)
内侧为磁体
N
极，第二永磁体
(5
‑
2)
内侧为磁体
S
极，连接在外壳
(2)
上的环形帽
(3)
，环形帽下端设置有与反射镜面
(6)
外沿相配合的凹槽，安装于环形帽
(3)
和外壳
(2)
之间的反射镜面
(6)
，通过
MEMS
技术中的磁控溅射铺设于反射镜面
(6)
背面边缘相互平行的第一横向电极
(7
‑
1)
和第二横向电极
(7
‑
2)
，通过
MEMS
技术中的磁控溅射铺设于反射镜面
(6)
背面边缘相互平行的第一纵向电极
(8
‑
1)
和第二纵向电极
(8
‑
2)
，第一横向电极
(7
‑
1)、
第二横向电极
(7
‑
2)
的布置方向与第一纵向电极
(8
‑
1)、
第二纵向电极
(8
‑
2)
的布置方向互相垂直，连接反射镜面
(6)
与镜面外沿的第一横向扭梁
(9
‑
1)、
第二横向扭梁
(9
‑
2)、
第一纵向扭梁
(10
‑
1)
和第二纵向扭梁
(10
‑
2)
，第一横向扭梁
(9
‑
1)
与第二横向扭梁
(9
‑
2)
相对于镜面对称共线布置，第一纵向扭梁
(10
‑
1)
与第二纵向扭梁
(10
‑
2)
相对于镜面对称共线布置，布置于第一横向扭梁
(9
‑
1)
上表面的第一横向压阻传感器
(11
‑
1)
，布置于第二横向扭梁
(9
‑
2)
上表面的第二横向压阻传感器
(11
‑
2)
，布置于第一纵向扭梁
(10
‑
1)
上表面的第一纵向压阻传感器
(12
‑
1)
，布置于第二纵向扭梁
(10
‑
2)
上表面的第二纵向压阻传感器
(12
‑
2)。2.
根据权利要求1所述的一种基于
MEMS
技术的高线性度反射镜，其特征在于：反射镜通过电磁感应产生电磁力驱动偏转，第一永磁体
(5
‑
1)
和第二永磁体
(5
‑
2)
在反射镜内部空间形成均匀恒定磁场，磁感线方向从第一永磁体
(5
‑
1)
内侧指向第二永磁体
(5
‑
2)
内侧，在对第一横向电极
(7
‑
1)
和第二横向电极
(7
‑
2)
通以方向相反，大小相同，相位一致的电流时，第一横向电极
(7
‑
1)
受到第一永磁体
(5
‑
1)
和第二永磁体
(5
‑
2)
所形成的磁场的安培力，受力方向垂直于反射镜面
(6)
，同时第二横向电极
(7
‑
2)
同样受到垂直于反射镜面
(6)
的力，第一横向电极
(7
‑
1)
与第二横向电极
(7
‑
2)
所受力方向相反，对反射镜面
(6)
共同构成作用于第一纵向扭梁
(10
‑
1)
和第二纵向扭梁
(10
‑
2)
的力偶矩并驱动第一纵向扭梁
(10
‑
1)
和第二纵向扭梁
(10
‑
2)
转动，通过改变输入电流的大小与方向，第一横向电极
(7
‑
1)
和第二横向电极
(7
‑
2)
所受安培力也随之改变，即获得反射镜面
(6)
不同的横向转角输出；同理，在对第一纵向电极
(8
‑
1)
和第二纵向电极
(8
‑
2)
通以方向相反
、
大小相同
、
相位一致的电流时，第一纵向电极
(8
‑
1)
受到第一永磁体
(5
‑
1)
和第二永磁体
(5
‑
2)
所形成的磁场的安培力，受力方向垂直于反射镜面
(6)
，同时第二纵向电极
(8
‑
2)
同样受到垂直于反射镜面
(6)
的力，第一纵向电极
(8
‑
1)
与第二纵向电极
(8
‑
2)
所受力方向相反对反射镜面
(6)
共同构成作用于第一横向扭梁
(9
‑
1)
和第二横向扭梁
(9
‑
2)
的力偶矩并驱动第一横向扭梁
(9
‑
1)
和第二横向扭梁
(9
‑
2)
转动，通过改变输入电流的大小与方向，第一纵向电极
(8
‑
1)
和第二纵向电极
(8
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一凡，翟崇朴，徐明龙，宋思扬，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：