Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung piezoelektrischer Mikrospiegel

ISBN-13: 9783739239583 / Niemiecki / Miękka / 2016 / 200 str.

Shanshan Gu-Stoppel

Opis

IIm Mittelpunkt der Arbeit stand die Entwicklung piezoelektrisch angetriebener Mikrospiegel. Dabei handelt es sich um miniaturisierte, optische Bauteile zur Ablenkung von Laserstrahlen, mit denen sich z. B. Bildprojektionen realisieren lassen. Die Arbeit umfasst die Design- und Technologieentwicklung derartiger Mikrospiegel, sowie die Entwicklung von Sensoren zur Spiegelpositionserfassung. Zudem bildet die eingehende Charakterisierung einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit. Insgesamt wurden 30 verschiedene 1D-Spiegel, elf verschiedene 2D-Spiegel sowie drei unterschiedliche Sensor-Typen entworfen, hergestellt und untersucht. Fur die resonanten 1D-Spiegel stellen die erreichbaren Scanwinkel und Resonanzfrequenzen die charakteristischen Grossen dar. Die hier hervorgegangenen 1D-Spiegel erreichen sehr grosse Scanwinkel von 106 und hohe Resonanzfrequenzen von 69 kHz. Bei den 2D-Spiegeln sind die Kombinationen verschiedener Spiegelbewegungsmoden fur die Realisierung unterschiedlicher Laserstrahl-Trajektorien von grosser Bedeutung. Dabei wurden zwei Designkonzepte fur die 2D-Spiegel realisieret: Die sogenannten Quadpod-Designs und die kardanisch aufgehangten Spiegel. Die Quadpod-Spiegel realisieren zwei senkrechte Torsionsmoden, die nahestehende Eigenfrequenzen aufweisen. Somit lassen sich kreisformige und rechteckige Ausleuchtungen durch die resultierenden Lissajous-Figuren erzeugen. Zusatzlich sind derartige Spiegel auch fur Translationsbewegungen geeignet. An einem Spiegeltyp mit 7 mm Spiegeldurchmesser wurden translatorische Amplituden von bis zu 1600 m nachgewiesen, welche zu den hochsten vertikalen Amplituden von Spiegeln gehoren. Die kardanisch aufgehangten 2D-Spiegel erlauben quasi-statisch und resonant angetriebene Torsionsbewegungen und somit die Realisierung eines kompletten, integrierten Rasterscanners. Die resonanten 1D- und 2D-Spiegel erfordern die Regelung zum Adressieren projizierter Punkte. Dafur wurden unterschiedliche Messprinzipien untersucht. Die kapaz"