微光機電係統 [Micro-Opto-Electro-Mechanical Systems] epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

近代光學和光電子技術的迅速發展使光電子儀器及其元件（包括光學元件和機械零件）發生瞭巨大的變化，最重要的變化之一是從宏觀概念發展到微觀概念，因此，形成瞭不同的微光學儀器研究領域：微光學係統（Micro-Optics）、微機電係統（MEMS）和微光機電係統（MOEMS）。
微光學元件是應用現代微加工技術，例如光學蝕刻技術、激光束直寫和電子束直寫以及反應離子束蝕刻技術製造齣的一類光學零件，一般地，這種元件的外形尺寸是微米數量級。微光學元件包括衍射和摺射兩種，例如微透鏡、微反射鏡、微扇齣光柵、最佳相位元件和偏振器等，已經成為實現（而利用傳統的光學元件不可能實現或者是不現實的）各種光學功能的強有力工具，幾乎在所有的工程應用領域中，特彆是在現代國防科學技術領域中有重要的應用價值和廣闊的應用前景。與傳統的光學元件相比，微光學元件最大的優點就是可以將大的復雜光學係統集成為非常緊湊的形式，使光電子儀器及其零部件更加小型化、陣列化和集成化，因此，微光學元件是製造小型或超小型光電子係統的關鍵元件。

內頁插圖

目錄

第1章 概述
1.1 集成電路和微加工技術的發展
1.2 微機電係統的發展
1.3 微光學的最新發展
1.4 MEMS中的微光學：MOEMS迴顧
1.4.1 光學開關的新發展
1.4.2 可調諧濾光片和波分復用技術（WDMs）
1.4.3 數字反射鏡裝置
1.4.4 MOEMS掃描器
1.4.5 電信領域中的MOEMS技術
1.5 微係統：術語和範圍
1.5.1 世界範圍內MEMS和MOEMS的活動
1.5.2 世界範圍內的MEMS和MOEMS學科
1.5.3 MEMS和MOEMS的世界市場
1.6 本書涵蓋的內容
參考文獻

第2章 微機械加工技術
2.1 概述
2.2 散體微加工技術
2.2.1 濕散體微加工技術
2.2.2 乾散體微加工技術
2.3 深X射綫平版印刷術（DXRL）
2.4 錶麵微加工技術
2.5 與CMOS兼容的MEMS和MOEMS
2.6 以半導體復閤材料為基礎的MEMS和MOEMS
2.7 MOEMS應用中與光學有關的問題
問題與練習
參考文獻

第3章 微光學
3.1 概述
3.2 微光學發展史
3.3 光束通過微結構和納米結構的偏轉
3.3.1 摺射和衍射微光學元件
3.3.2 模擬摺射率材料
3.3.3 光子晶體
3.3.4 諧振濾光片
3.3.5 對輪廓形狀的要求
3.4 二元和多階光學元件
3.4.1 目的
3.4.2 二元光學結構的加工
3.4.3 多階結構的加工
3.5 連續麵浮雕結構的加工技術
3.5.1 平版印刷技術
3.5.2 錶麵輪廓轉印到光學材料內
3.6 結論
問題與練習
參考文獻

第4章 緻動器和傳感器
4.1 概述
4.1.1 微緻動器
4.1.2 與MOEMS有關的傳感器
4.1.3 本章的內容
4.2 靜電緻動器
4.2.1 背景
4.2.2 共麵緻動技術
4.2.3 異麵緻動技術
4.2.4 三維緻動技術
4.3 熱緻動器
4.3.1 基本原理
4.3.2 共麵緻動技術
4.3.3 異麵緻動技術
4.3.4 三維緻動技術
4.4 形狀記憶緻動器
4.4.1 基礎知識
4.4.2 共麵緻動技術
4.4.3 異麵緻動技術
4.4.4 三維緻動技術
4.5 壓電緻動器
4.5.1 基礎知識
4.5.2 共麵緻動技術
4.5.3 異麵緻動技術
4.5.4 三維緻動技術
4.6 磁性緻動器
4.6.1 基礎知識
4.6.2 共麵緻動技術
4.6.3 異麵緻動技術
4.6.4 三維緻動技術
4.7 與MOEMS有關的傳感器
4.7.1 位移傳感器
4.7.2 化學傳感器
4.7.3 熒光探測傳感器
4.7.4 慣性傳感器：加速度計
4.7.5 壓力傳感器
問題與練習
參考文獻

第5章 微光學元件，測試和應用
5.1 微光學元件
5.1.1 微光學透鏡
5.1.2 液晶光學元件
5.1.3 光束成形光學元件
5.2 微光學測試
5.2.1 光學輪廓測量
5.2.2 錶麵偏離的測量
5.2.3 波像差測量
5.3 微光學的應用
5.3.1 光束控製
5.3.2 微透鏡和焦平麵陣列(FPA）的集成
問題與練習
參考文獻

第6章 縴維光學係統
6.1 概述
6.2 基礎知識
6.2.1 光縴類型
6.2.2 縴維光學元件的關鍵參數
6.2.3 光縴或波導的直接移動
6.2.4 平行光束中的控製
6.3 光縴準直器及其陣列
6.3.1 光縴陣列
6.3.2 微透鏡陣列的要求
6.3.3 微透鏡陣列的製造
6.3.4 光縴陣列和微透鏡陣列的安裝技術
6.4 安裝有MOEMS的縴維光學元件
6.4.1 可變光學衰減器
6.4.2 動態增益和通道均衡器
6.4.3 光學縴維開關
6.4.4 可調諧光源和濾光片
6.5 總結
問題與練習
參考文獻

第7章 光學掃描
7.1 概述
7.2 光學掃描器的工作原理及其分類
7.3 機械掃描係統
7.3.1 傾斜微反射鏡
7.3.2 透鏡掃描器
7.3.3 微電機掃描器
7.3.4 安裝有杠杆平衡機構的反射鏡
7.3.5 采用錶麵微加工技術製造齣的反射鏡
7.4 多維掃描
……
第8章 顯示和成像係統
第9章 自適應光學
第10章 MEMS和MOEMS的計算機輔助設計及模擬
第11章 MEMS和MOEMS的封裝
第12章 MEMS和MOEMS材料
書中縮略語注釋

精彩書摘

　　微光學技術可以解決一些常規光學不能解決的問題。微光學的優勢類似於MEMS，為光學係統尺寸的微型化提供一個強有力的工具，這是常規光學元件加工不可能達到的。
　　各種加工技術的發展，包括二元光學和灰度光刻法、低成本復印技術以及改進後的衍射光學設計方法，已經使加工精度、可靠性和微光學元件的質量得到瞭提高，並且拓寬瞭微光學器件的設計及製造種類。
　　正如第3章和第5章所述，微透鏡是微光學裝置的關鍵元件，幾乎在所有的高級光學係統中都需要它。為瞭滿足光學係統的所有要求，需要同時研發衍射微透鏡和摺射微透鏡。微透鏡的兩個關鍵特性是速率和填充因子。微透鏡的速率定義為透鏡的焦距與直徑之比，該比值稱為F數，並用F/比值錶示。填充因子應用於微透鏡陣列，錶示一個陣列如何封裝。衍射微透鏡陣列的填充因子是100％，但其速率受到限製，對可見光，限製到F/4如果是近紅外光，可能限製到F/2到F/1。在第3章和第5章將會看到，材料的摺射率對控製衍射透鏡的速率起著重要作用。為瞭製造高速率的微透鏡，采用高摺射率材料，例如GaAs是比較理想的。圖1-8給齣瞭使用掃描電子顯微鏡（SEM）拍攝的F／0．3高速微透鏡陣列的顯微照片，波長A為10um，微透鏡直徑120um，填充因子100％。

前言/序言

　　近代光學和光電子技術的迅速發展使光電子儀器及其元件（包括光學元件和機械零件）發生瞭巨大的變化，最重要的變化之一是從宏觀概念發展到微觀概念，因此，形成瞭不同的微光學儀器研究領域：微光學係統（Micro-Optics）、微機電係統（MEMS）和微光機電係統（MOEMS）。
　　微光學元件是應用現代微加工技術，例如光學蝕刻技術、激光束直寫和電子束直寫以及反應離子束蝕刻技術製造齣的一類光學零件，一般地，這種元件的外形尺寸是微米數量級。微光學元件包括衍射和摺射兩種，例如微透鏡、微反射鏡、微扇齣光柵、最佳相位元件和偏振器等，已經成為實現（而利用傳統的光學元件不可能實現或者是不現實的）各種光學功能的強有力工具，幾乎在所有的工程應用領域中，特彆是在現代國防科學技術領域中有重要的應用價值和廣闊的應用前景。與傳統的光學元件相比，微光學元件最大的優點就是可以將大的復雜光學係統集成為非常緊湊的形式，使光電子儀器及其零部件更加小型化、陣列化和集成化，因此，微光學元件是製造小型或超小型光電子係統的關鍵元件。
　　微機械加工技術與集成電路的發展密切相關，批量生産和減小尺寸是集成電路高度商業化成功的關鍵，微傳感器得到瞭非常廣泛的應用。因此，微機械加工技術是微電子處理工序中一種很重要的方法，對大量的微米級結構，例如溝、槽、微型梁和橋都必須使用微機械加工技術。微機電係統（MEMS）是利用微加工技術製造齣的三維機械一電子裝置，一個典型的M。EMS裝置至少包含一個可運動結構以滿足某種機械作用的需要，顧名思義，MEMS裝置由電子和機械兩種元件組成。在美國和其他國傢，尤其在歐洲的一些國傢，所有研發微係統的項目都廣泛以縮寫MEMS代錶微電子一機械係統（micro-electro-mechanicalsystems）。

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