MEMES微光栅编码器.ppt

微型光栅编码器,MEMS grating encoder 07级电科4班 制作：岳森 赵建涛 王亮 赵博征 卢礼平 栗力,我将从以下几个方面给大家做出介绍：,1.开发微型光栅编码器的意义； 2.微型光栅编码器的原理及结构尺寸； 3.以投影型编码器为例详细介绍制作工艺; 4.近几年发展的新MEMS grating encoder; 5.部分微系统光栅读码器在我们生活中的应用,开发微型光栅编码器的意义；,编码器是一种探测位置、位移、角度、速度和旋转方向等用途的位置传感器。随着计算机的普及，伴随由模拟控制向数字控制转变而必然产生的模/数(A/D)变换器。最初编码器实施数字化的目的只是为了适应自动化、省力化和高速化发展的需要。近年来又向高精度化和多功能化方面发展。,对于复杂抛物线形状等的X线,用金属反射镜、非球面透镜，要求实现高精度化的呼声也日益提高。他们都要求用小于20nm的节距进行测量，有人提出用原子作为刻度的方法，这种方法也要求高分辨率。这样, 就势必要求实现微结构化。还有一个研究课题, 就是期待在高功能化方面实现集光传感器、执行元件、电子电路于一体化的光微级机。,返回,微型光栅编码器的原理及结构尺寸,MEMS grating encoder 本身非常小, 可以将多个编码器编入微小的执行元件中, 有利于执行元件的高功能化。encoder是一种变位测定器, 所以也适用于速度传感器、加速度传感器和压力传感器等。Encoder 在三维测定器方面的应用并不妨碍目前变位计的高功能化。另外, 即使做成载物台，只要把线标度和编码器主体内藏在载物台中, 那么也可以把载物台作为确定位置使用, 有利于载物台的高功能化。因此, 在编码器等测量和传感器领域实现微型化, 是有很大实用价值的。下面就介绍光编码器实现微型化的意义。,对于小型、可高精度测定的光衍射编码器进行了微型化实验。将卫星透镜和多角形激光去一体化，支撑了0.5mm见方的超小型编码器，与以前的尺寸比为1:100（照片1）。希望在功能和性能（分辨率10nm）方面能达到与目前最高级产品同等的水平。由于采用了可成批大量生活残的光刻集成一体化技术，打破了以前小型轻零花的界限（50nm区间）。,可以在直径2in的基板上同时制作8000个。照片2示出的是放大的卫星编码器。倒U字型上能看到的是对角型半导体激光器的一部分，在U字中间的光电二极管，设置在它们前面的是将透镜膜堆积后，腐蚀成透镜形状，在制成厚度约为10um的微透镜。其他部分则则为测量电源用的底座部。微编码器的重量, 制成商品时应该带着外壳, 主体很轻,只有0.05mg，所以，不容易受惯性的影响，高速响应性好。,图2示出了微编码器的原理图。从有两个全反射面的多角形半导体激光器两端射出的两束激光, 通过微透镜变成平行光,斜照射到微细凹凸周期排列的标度衍射光栅上。此时所产生的衍射光, 具有光栅一移动其相位就发生变化的性质。这时, 如果用被激光器包围的中央部分的光电二极管干涉士次衍射光, 就会象照片所示那样, 从其光电二极管中获得把衍射一半间距的移动量作为一周期的正弦波输出。,返回,投影型编码器,图3 为投影型微编码器的概略图。它由硅透过型衍射光栅(其作用相当于图1 中的G1 , G3) 、集成在该光栅的光电探测器PD、反射型光栅(其作用相当于图1 中的G2) 及非相干光源组成。从传感器后方的非相干光源发出的光照射在硅光栅上,光从穿透部分发出。,制作步骤,首先热氧化厚200m的n 型Si 基板,基板表面上生长一层SiO2 膜。 接着,TMAH刻蚀使光栅穿透部分减薄到40m。进行腐蚀部分的尺寸大小为2. 5 mm 5. 7 mm 然后,硼注入形成p2n 结,制作铝电极完成光栅型光电探测器部分。 最后反应离子刻蚀形成垂直的透过型光栅G1 。 完成光栅，栅距为40m 和80m ,器件的尺寸为10 mm 10 mm。,这是分立开的步骤,下图 所示为制作出的栅距80m 照片。器件底下的文字通过硅的刻穿部分作的光栅能被清楚地看到。测出光电探测器光电探测器的灵敏度约为21 mA/ W。,返回,近几年新发展的各种,MEMS Grating Encoder,x射线衍射光栅的制备,环氧树脂包封,粘合框架,去除基质,Integrated Bragg Gratings 综合光栅,Bragg Gratings 布拉格光栅,拆卸波导光栅掩,揭示潜藏在面具,浇注蚀刻图案基材面具,在波导光栅掩面具模式,去除多余的光栅掩,蚀刻波导特征,拆卸波导光