电气工程与系统科学 > 系统与控制
[提交于 2025年5月30日
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标题: 采用三掩膜工艺的2D PZT MEMS谐振扫描仪
标题: 2D PZT MEMS Resonant Scanner Using a Three-Mask Process
摘要: 本研究展示了新型紧凑型二维(2D)谐振MEMS扫描镜的设计、仿真、制造和表征,该扫描镜由薄膜钛酸铅锆(PZT)驱动。 该器件采用了一种创新的机械耦合双轴架构,在SOI-PZT沉积晶圆上通过三层掩膜工艺制造,显著降低了系统复杂性,同时实现了高性能。 扫描器在7$\times$4.7毫米的芯片内集成了一个1$\times$1.4毫米的椭圆形镜,由优化用于在12伏特$_{\mathrm{p-p}}$周期脉冲驱动下的3.6千赫兹(垂直方向)和54.2千赫兹(水平方向)谐振操作的PZT薄膜元件驱动。 该系统分别在垂直和水平方向上实现了4.8$^\circ$和11.5$^\circ$的光学扫描角度,品质因数分别为750(垂直方向)和1050(水平方向)。 这些值使得扫描带宽-效率积高达 24.2 deg$\cdot$mm$\cdot$kHz(垂直)和 623 deg$\cdot$mm$\cdot$kHz(水平),这是已报道的二维 PZT-MEMS 扫描仪中较高的值之一。 有限元分析证实了应力和镜面变形最小,实验验证表明与仿真结果具有极好的一致性。 该架构通过实现与用于此类系统中的性能水平相当的性能,展示了实现高分辨率激光扫描的可行性,例如在 OCT、LiDAR 和显示等应用中所需要的那样。
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