MEMS二维扫描振镜

1、MEMS二维扫描振镜的激光扫描成像系统

 MEMS振镜的激光扫描成像是基于MEMS振镜控制激光束扫描整个投影屏幕并通过调制激光器控制光束在某点的色彩和灰度以实现最终的图像。此扫描成像系统尺寸小非常适用于手机微投等移动电子设备,且能耗低于传统投影1/3,另外重量轻、画质好、价格低,这些优点可使其在汽车、手机等行业具有非常广的应用前景。

本课题组自主设计研发的扫描成像系统的核心部件-MEMS振镜,通过对其结构、封装、传感器设计和优化,使现有振镜在线良率大于90%,双向转角大于10o,快轴频率大于14kHz,转角精度优于2urad,且集成了角度传感器并完成振镜模块封装。扫描成像系统另一个重要环节-扫描激光微投的系统开发,现已优化了RGB激光器驱动,解决了RGB三色合束偏差引起的色彩分离问题,已经实现RGB三色分别投影,且实现合束后彩色投影并实现投影跟外设的无线数据接口。

 

 

 

 

 

图1.1 激光扫描成像原理图

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

图1.2 MEMS振镜和光机图

 

 

 

 

 

 

 

图1.3 从左至右前三幅图为扫描成像系统RGB分别投影效果,最后一幅图为合束后彩色投影

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图1.4 MEMS振镜的激光扫描成像系统的其他彩色投影效果图

 

2、激光显示技术

激光显示技术作为第四代显示技术,具有大色域(150%NTSC)、高亮度、较长寿命等优点。但由于激光具有良好的相干性,当激光照射到粗糙屏幕上时,会产生明亮的颗粒状图案,称之为散斑,如图2.1。本课题组基于自身拥有的MEMS振镜技术,结合一些光学元件,成功设计出能够消除激光散斑的方法;现已经成功搭建出激光投影机,可以很好满足人类的视觉享受。

 

 

 

 

 

 

 

图2.1 散斑图和激光投影系统

 

 

图2.2 激光散斑消除对比图

 

纳米结构过渡金属氧化物超级电容器

超级电容器是一种长寿命、高功率、高效率的储能器件,能高度可逆、快速地实现充放电,在动力能源和微型器件方面有着重要作用。目前过渡金属氧化物是除了碳材料以外研究最多的超电材料,且相比碳材料具有更高的比容量。但是过渡金属氧化物通常电阻较大、性质相对够稳定,因此一定程度限制了在电极方面的应用。一方面可以构建具有纳米结构的过渡金属氧化物,有效增大电极的表面积,增强与电解液之间的电荷传递,有望降低器件的内阻,得到较大的比容量。另外可以通过碳包覆的方式,对氧化物表面进行一层纳米级碳膜的修饰,减少由于材料表面与电解液反应后导致体积的变化趋势,使器件的充放电稳定性得到提高,增加循环寿命。

 

 

 

 

 

多种纳米结构的MnO2

 

 

 

 

 

碳包覆MnO2纳米颗粒

 

 

 

 

 

碳包覆NiO纳米柔性电极

 

 

 

 

 

多孔普鲁士蓝类似物的尺寸调控

微探针的设计与制造

四探针法是半导体、薄膜和表面科学领域最为常用的电学特性测量方法。通常两个外围探针用于测量电流,两个内侧探针用于测量电压。由于原理简单、精度高、操作简单、四探针法已经成为测试半导体材料电阻率、电导率的常用方法之一。

本课题组现已成功设计制造了微四探针,采用SOI片的顶层硅作为微探针的悬臂梁,使其测试寿命更长,另外能使其测量多种薄膜样品表面,应用面更广。通过测试实验,微探针测试性能优越。接下来将设计制造微十二探针,进一步缩小探针间距,更大程度提高测试性能,开拓更广的应用领域。