เปิดตัว marvels ของ micro-electro-mechanical-systems Mirrors Fast Steering Mirrors

1. บทนำ

ในภูมิทัศน์ที่พัฒนาขึ้นของเทคโนโลยีออพติคอล MEMS (ไมโคร - ระบบไฟฟ้า - ระบบกลไก) FSM (กระจกพวงมาลัยที่รวดเร็ว) ได้กลายเป็นองค์ประกอบที่ปฏิวัติวงการ อุปกรณ์ขนาดเล็ก แต่มีความซับซ้อนสูงเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในแอพพลิเคชั่นต่าง ๆ ตั้งแต่การสื่อสารด้วยแสงที่มีความแม่นยำสูงไปจนถึงระบบการถ่ายภาพขั้นสูง

2. หลักการทำงานของ MEMS FSM

นี่คือแผนผังแผนผังที่แสดงโครงสร้างของกระจกพวงมาลัยที่รวดเร็ว (FSM) และส่วนประกอบและคำอธิบายของพวกเขามีดังนี้:

Mirror Fast-Steering: ตั้งอยู่ที่ด้านบนของโครงสร้างมันเป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับการตระหนักถึงการสะท้อนของคานแสงและใช้เพื่อเปลี่ยนทิศทางการแพร่กระจายของคานแสง

เสียง - ขดลวด: กระจายอยู่ที่ด้านล่างของกระจกเป็นส่วนประกอบการขับขี่พวกเขาให้พลังงานสำหรับการหมุนของกระจกผ่านเอฟเฟกต์แม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อให้ได้การปรับมุมที่รวดเร็วและแม่นยำ

บานพับที่ยืดหยุ่น: เชื่อมต่อกระจกและฐาน พวกเขามีความยืดหยุ่นในระดับหนึ่งให้การสนับสนุนเชิงกลและข้อ จำกัด ที่จำเป็นในขณะที่มั่นใจว่ากระจกสามารถหมุนได้อย่างยืดหยุ่น

เซ็นเซอร์มุม: โดยทั่วไปใช้เพื่อตรวจสอบตำแหน่งเชิงมุมของกระจกในเวลาจริงและป้อนข้อมูลมุมกลับไปยังระบบควบคุมเพื่อให้ได้การควบคุมมุมของกระจกอย่างแม่นยำ

ฐาน: โครงสร้างการสนับสนุนด้านล่างของอุปกรณ์ทั้งหมดให้รากฐานการติดตั้งสำหรับส่วนประกอบอื่น ๆ และสร้างความมั่นใจในความเสถียรของระบบทั้งหมด

3. คุณสมบัติที่สำคัญของ MEMS FSM

3.1 miniaturization

หนึ่งในข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของ MEMS FSM คือขนาดขนาดเล็กของพวกเขา อุปกรณ์เหล่านี้สามารถประดิษฐ์บนเวเฟอร์ซิลิคอนโดยใช้เทคนิคการตัดเฉือนขนาดเล็กซึ่งช่วยให้สามารถรวมส่วนประกอบหลายอย่างบนชิปเดียว การย่อขนาดนี้ไม่เพียง แต่ช่วยลดขนาดและน้ำหนักโดยรวมของระบบออพติคอลเท่านั้น แต่ยังช่วยให้สามารถพัฒนาอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดและพกพาได้

3.2 การตอบสนองความเร็วสูง

MEMS FSMS มีความสามารถในการบรรลุเวลาตอบสนองความเร็วสูงซึ่งมักจะอยู่ในช่วงมิลลิวินาทีหรือแม้กระทั่งช่วง microsecond การตอบสนองที่รวดเร็วนี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับแอพพลิเคชั่นเช่นการสื่อสารด้วยแสงซึ่งจำเป็นต้องใช้คานอย่างรวดเร็ว - พวงมาลัยเพื่อชดเชยความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศหรือเพื่อสร้างและรักษาลิงก์การสื่อสารด้วยเป้าหมายการเคลื่อนที่

3.3 ความแม่นยำสูง

พวกเขาสามารถให้การควบคุมลำแสงที่มีความแม่นยำสูงโดยมีความละเอียดเชิงมุมในช่วงไมโคร - เรเดียนหรือแม้แต่ช่วงย่อย - ไมโครเรเดียน ความแม่นยำนี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานเช่นการถ่ายภาพความละเอียดสูงซึ่งการควบคุมเส้นทางแสงที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ได้ภาพที่คมชัดและชัดเจน

4. แอปพลิเคชันของ MEMS FSM

4.1 การสื่อสารด้วยแสง

ในระบบการสื่อสารแบบออปติคัลอวกาศฟรี MEMS FSM ถูกใช้เพื่อคัดท้ายลำแสงเลเซอร์เพื่อสร้างและรักษาลิงก์การสื่อสารระหว่างโหนดที่แตกต่างกัน พวกเขาสามารถชดเชยการเคลื่อนไหวของแพลตฟอร์มการส่งและรับรวมถึงผลกระทบของความปั่นป่วนในบรรยากาศทำให้มั่นใจได้ว่าการสื่อสารที่เชื่อถือได้และสูง

4.2 ระบบการถ่ายภาพ

ในการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์และกล้องโทรทรรศน์ MEMS FSM จะถูกใช้เพื่อแก้ไขความผิดปกติของแสงและทำการสแกนอย่างรวดเร็วของสนามออปติคัล ในกล้องจุลทรรศน์ confocal ตัวอย่างเช่น MEMS FSM สามารถสแกนลำแสงเลเซอร์อย่างรวดเร็วทั่วตัวอย่างทำให้สามารถใช้ความเร็วสูงและสูงและสูง - การถ่ายภาพความละเอียดของตัวอย่างชีวภาพ

4.3 เลนส์แบบปรับตัว

ระบบออพติกแบบปรับตัวใช้ MEMS FSM เพื่อแก้ไขการบิดเบือนของคลื่นที่แนะนำโดยบรรยากาศหรือองค์ประกอบออพติคอลอื่น ๆ ในกล้องโทรทรรศน์ทางดาราศาสตร์ MEMS FSM สามารถชดเชยผลกระทบที่เบลอของความปั่นป่วนในบรรยากาศทำให้นักดาราศาสตร์ได้รับภาพที่คมชัดยิ่งขึ้นของวัตถุท้องฟ้า