基于MEMS微镜的微型光谱仪设计

发布时间：2023-06-04 20:57

　　光谱仪作为一种精密的光学仪器,由于其所具有的高精度、宽探测范围、高灵敏度以及高可靠性等优势,在工业、农业、医药、军事、环境污染、食品安全、科学研究等各种行业和研究领域都有极其广泛的应用。MEMS微镜是一种体积很小的可调节反射镜,是微型光学系统的重要器件之一,其能够有效解决传统光谱仪成本高、体积大、不便携、不够大众化等缺点。本论文利用了MEMS微镜的体积小以及成本低等特点,研究和设计了一种基于MEMS微镜的微型光谱系统。首先,通过对多种不同的光路系统的设计及研究成果的调研,考虑了本次设计主要针对的研究需求点及应用价值,最终确定本次设计采用基于MEMS微镜的利特罗光路设计。其次,分析MEMS微镜、闪耀光栅、探测器等相关器件的工作原理,确定了主要光学器件的参数。第三,根据计算确定的光学器件参数,对比多家公司及厂家的器件,按所需要求选取合适的产品,进行订购和寻求技术支持。第四,进行软件仿真,在光学仿真软件上画出系统主要光路图,确定系统可行性。第五,着重进行光学系统的实际搭建,主要进行光路实际搭建中的分析讨论,对MEMS驱动电路及其反向器电路、探测器供电电路等进行焊接及调试,确定光学系统的中心点...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 本文的研究背景及研究意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 光谱仪及其微型化的发展及研究现状
    1.3 MEMS扫描微镜及光栅技术的发展现状及趋势
        1.3.1MEMS扫描微镜的现状及趋势
        1.3.2 光栅技术的发展及趋势
    1.4 本文的主要工作及论文组织结构
    1.5 本章小结
2 基于MEMS光学微镜的光谱仪理论研究
    2.1 MEMS微镜简介
    2.2 光谱技术概述
    2.3 光栅简介
    2.4 常用的光谱仪的光路结构模型
        2.4.1 迈克尔逊干涉仪光路
        2.4.2 改进的迈克尔逊光路
        2.4.3 利特罗式光路
    2.5 本章小结
3 需求分析与系统设计
    3.1 光学系统需求分析
        3.1.1 应用价值和特点
        3.1.2 可行性分析
    3.2 光学系统功能总体设计
    3.3 光学系统主要光路设计
    3.4 光学系统中光源部分的器件选择
    3.5 光学系统中MEMS微镜的选择
        3.5.1 MEMS微镜的结构与工作原理
        3.5.2 MEMS微镜的光学性质
    3.6 闪耀光栅的选择
    3.7 探测器的选择
    3.8 本章小结
4 光学系统的实现
    4.1 光学系统主要光路的软件仿真
    4.2 MEMS驱动电路及反向器的实现
    4.3 光学系统搭建中心点位置分析
        4.3.1 凹面镜的中心点位置分析
        4.3.2 闪耀光栅的中心点位置分析
        4.3.3 探测器的中心点位置分析
    4.4 光学系统搭建的光路调节
        4.4.1 主要及次要光路调整
        4.4.2 外接设备调整
        4.4.3 整体微调
    4.5 本章小结
5 光学系统测试与分析
    5.1 测试仪器DS 5022M简介
    5.2 测试软件UltraScope及其基本配置
    5.3 系统测量及分析
        5.3.1 红光下不同电压间对比
        5.3.2 紫光下不同电压间对比
        5.3.3 二种光源同一电压下对比
    5.4 系统性能分析
    5.5 系统应用实验
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录
    1.系统整体图
    2.部分实验数据表
致谢



本文编号：3831004