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摘要随着器件微型化轻量化概念的不断推进，MEMS 技术的发展近年来不断受到关注，各种各样的MEMS 类器件层出不穷，但 MEMS 器件的微结构设计复杂，电磁与机械运动关系没有精确的测试模型预测其行为，因此其检测技术水平也需要同步提高，为现阶段MEMS 器件快速发展打下坚实的基础。 本文对将光学与微机电学结合的MOEMS器件MEMS反射镜的角度测试技术进行了具体的方案设计与分析，并对图像处理的方式进行了说明，旨在提出实际可行且具有较高精度的MEMS 反射镜角度测试方案，为之后的 MEMS 反射镜测试与应用提供有效参考。文章也对现阶段利用MEMS 技术生产的可变光衰减器（VOA）进行了参数测评，为其后的实验应用提供数据支持。31022
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毕业论文关键词 MEMS 微变形镜 角度测试 图像处理 VOA
Title Research on Technology of the Large Angle Test on MEMS reflecting mirror
Abstract As the development of the concept of lightweight and miniature devices, technology of MEMS continue to be concerned about in recent years .A variety of MEMS devices merging, but the designs of MEMS devices are difficult, electromagnetic and mechanical motion relationship has no precise test model to predict their behavior, the detection level is also needed to improve synchronization to lay a solid foundation for the rapid development stage MEMS device applications In this paper, there are several specific program designs and analysis about technology of angle test on MEMS reflecting mirror, whose are integrated electrical and computer, named MOEMS, image processing mode has been described as well, which is intended to put forward to practical and high precision angle test program of the MEMS reflecting mirror, and become to an application to provide a valid reference. Article has also done parameter evaluation about variable optical attenuator (VOA) which was produced using MEMS technology, it provide data support for subsequent experiments.
Keywords MEMS Miniature Deformable Mirror Angle Test Image Processing VOA
目 次
1 绪论 1
1.1 MEMS-DM 系统简介 1
1.2 国内外发展现状 1
1.3 MEMS 反射镜的主要应用 2
2 MEMS 反射镜角度测量 3
2.1 反射镜的变形原理 3
2.2 利用光点位置移动测试 4
2.3 利用干涉仪直接测量面形变化 9
2.4 利用光电探测器对 MEMS 反射镜转角进行测定 11
3 MEMS 反射镜机械部分控制 13
3.1 反射镜基座部分改善 13
3.2 电路驱动部分设计 14
4 图像处理算法实现 17
4.1 两种不同的激光光斑定中心算法研究 17
4.2 光斑定中心算法的仿真 20
5 基于 MEMS 原理的可变光衰减器（VOA）研究 22
5.1 实验过程 22
5.2 实验测量结果 23
5.3 实验误差分析 24
结论 27
致谢 28
参考文献29
1 绪论 MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）是微机电系统的简称，是微米技术中的一个新兴高科技领域。系统融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件[1]。 随着微机电系统的发展，人们将微光学、微光学器件及为光机电一体化，称之为 MOEMS（Micro-Optical-Electro-Mechanical System）微光机电系统。它本身具有尺寸小、重量轻、机械性能优良、控制精度高且成本低的诸多优点，广泛的应用于光通讯、大规模数据存储、图像显示、光互联计算、大型光孔径的航天器实现小型化等诸多领域。 1.1 MEMS-DM系统简介[2,3] MEMS-DM 可变形反射镜是 MOEMS 应用于自适应光学系统中产生的新型变形反射镜，就其驱动方式可分为压电驱动式、电磁驱动式、静电驱动式和热驱动式等，其中静电驱动式微变形反射镜虽然存在着变形量小的弱点，但却以其易于集成、响应速度快、加工难度低等优点成为微变形反射镜发展的主流。它是自适应光学系统中的重要部件，具有整体质量轻、能耗低、振幅低、响应频率高和集成度高等特点，使其能广泛的应用于军事、科技、医疗等领域，它通过在可控驱动器上施加控制电压, 可产生所需的镜面变形, 从而改变反射光束的波前相位以达到校正畸变波前的目的。在现阶段对MEMS 变形反射镜的研究中，多是采用微加工技术制作而成的平板静电驱动连续薄膜式变形镜（图1）,利用静电驱动的方式，可以准确的控制镜面变形。
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