激光冲击波驱动微结构研究

发布时间：2017-10-14 02:37

  本文关键词：激光冲击波驱动微结构研究

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【摘要】：随着MEMS（微机电系统）系统朝着体积小、成本低、效率高等方向的发展，改善其驱动方式也变得迫在眉睫。而基于激光冲击波力学效应的驱动具有噪音小、负载能力强、安全易控制、能量利用率高等诸多优点，非常符合新型MEMS的驱动需求，是一个很值得深入研究的新领域。 首先，本文利用表面分别贴有铝、硅、不锈钢、铜四种材料薄片作为牺牲层的微小悬臂梁，在无约束层的直接烧蚀模式下使用波长1064nm的红外激光和波长248nm的紫外激光分别进行激光冲击波的驱动实验和动力学仿真，深入研究了激光输出功率密度、激光工作频率、牺牲层材料的不同属性对驱动效果的影响，同时就宏观的实验现象和微观的理论研究出发，讨论了两种不同激光驱动效果的优劣。 其次，在研究各激光参数和牺牲层材料对水约束模式下驱动效果的影响时，还对水约束模式下激光与靶材的相互作用机制进行了讨论，观察并详细分析了该模式下驱动效果较直接烧蚀模式的改善和加强，对比了驱动实验和流固耦合的动力学仿真的结果，并在理论缺陷和实验条件等方面分析了误差产生的原因。 最后，本文利用硅微小悬臂梁和硅制矩形薄膜模拟MEMS微器件进行驱动实验，对被驱动件的振动特性和振动速度波形进行了探讨，，通过仿真和实验分析了其动态特性。
【关键词】：激光冲击波力学效应 驱动效果 悬臂梁 动态分析
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN249;TH-39
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题来源8
• 1.2 研究目的及意义8-9
• 1.3 国内外研究现状9-11
• 1.4 本文的主要工作11-12
• 2 激光冲击波驱动技术原理12-18
• 2.1 激光冲击波驱动原理12-16
• 2.2 靶材模型和牺牲层的选择16-17
• 2.3 本章小结17-18
• 3 空气中的驱动仿真和实验18-35
• 3.1 实验方案设计18-21
• 3.2 低频激光冲击波驱动的仿真与实验21-29
• 3.3 高频激光冲击波驱动的仿真与实验29-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 水作为约束层时的仿真和实验35-50
• 4.1 实验方案设计35-37
• 4.2 激光冲击波驱动的实验和仿真37-48
• 4.3 本章小结48-50
• 5 MEMS 微器件的驱动实验50-56
• 5.1 激光冲击波驱动微小硅悬臂梁的实验50-52
• 5.2 激光冲击波驱动矩形硅制薄膜的实验52-55
• 5.3 本章小结55-56
• 6 总结与展望56-58
• 6.1 全文总结56
• 6.2 展望56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-63
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 Suki;;MEMS技术应用日趋广泛[J];半导体技术;2005年12期

2 朱定强,郑力铭,蔡国飙;激光推进技术中激光与工质相互作用[J];北京航空航天大学学报;2004年07期

3 杨天天;于海涛;许鹏程;李昕欣;;用于痕量胺类同系物检测的谐振式微悬臂梁传感器[J];传感技术学报;2011年09期

4 翟冰洁,左都罗,卢宏,程祖海;空气呼吸模式激光推进实验研究[J];光学与光电技术;2005年01期

5 章玉珠;王广安;沈中华;倪晓武;陆建;;功率密度对等离子体冲击波力学效应的影响[J];激光技术;2007年06期

6 章玉珠;王广安;朱金荣;沈中华;倪晓武;陆建;;离焦量对等离子体冲击波力学效应的影响[J];中国激光;2007年03期

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本文编号：1028546