MOEMS扫描光栅微镜系统

摘要

一种MOEMS扫描光栅微镜系统，包括MOEMS扫描光栅微镜和后端闭环控制电路两部分。MOEMS扫描光栅微镜采用正方形设计，主要由扫描光栅、扭转梁、固定边框、电磁式驱动器和磁电式角度传感器通过MEMS加工技术一体化三维集成于单晶硅片。磁电式角度传感器采用正方形、表层镀金多圈渐开式设计。MOEMS扫描光栅微镜与磁电式角度传感器同时采用正方形设计可以保证在MOEMS扫描光栅微镜扫描过程中产生实时、动态的最大角度输出信号。同时电磁式驱动器和磁电式角度传感器的最佳匝数比设计，可以在低电压驱动MOEMS扫描光栅微镜扫描的基础上实现角度输出信号的最大化。后端闭环控制电路可以实现对MOEMS扫描光栅微镜的精确控制。本发明可广泛用于微型光谱仪。

主权项

MOEMS扫描光栅微镜系统，包括MOEMS扫描光栅微镜和后端闭环控制电路；其特征在于：所述MOEMS扫描光栅微镜采用正方形设计，由扫描光栅（1）、扭转梁（2）、固定边框（3）、电磁式驱动线圈（4）和磁电式角度传感器通过MEMS加工一体集成于偏晶向（111）硅基片上构成；其中，扫描光栅（1）、扭转梁（2）、固定边框（3）集成在硅基片正面，电磁式驱动线圈和磁电式角度传感器集成在硅基片背面，磁电式角度传感器的角度传感线圈（5）位于电磁驱动线圈（4）内；所述扫描光栅（1）通过扭转梁（2）固定在固定边框（3）中，扭转梁（2）在电磁式驱动线圈的驱动下带动整个MOEMS扫描光栅微镜绕其转动，固定边框（3）实现支撑和固定；所述扫描光栅（1）的闪耀角度为7.9^o、光栅常数为4um，并在表层镀Al膜，实现对入射复合光的闪耀分光功能；所述磁电式角度传感器采用正方形、多圈金线渐开式设计，包括角度传感线圈（5）、外端开线（6）、内端开线（7）、埋层引线（8、9）和电极板（10、11），在MOEMS扫描光栅微镜扫描过程中产生实时、动态的角度输出信号；外端开线（6）由埋层引线（8）引出并与电极板（10）连接，内端开线（7）通过另一埋层引线（9）引出并与电极板（11）连接；两电极（10、11）连接后端闭环控制电路，进行角度输出信号的测量与处理；所述电磁式驱动线圈4也为正方形渐开式线圈；所述MOEMS扫描光栅微镜面积为6*6mm²，电磁驱动线圈（4）与角度传感线圈（5）的宽度为80um，线圈间隔为20um，电磁驱动线圈（4）与角度传感线圈（5）的匝数之和为29圈，匝数分配比例为3:26，可以在低电压驱动MOEMS扫描光栅微镜扫描的基础上实现角度输出信号的最大化。