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光热微驱动机构动态响应特性的理论与实验研究
  • ISSN号:1005-0086
  • 期刊名称:《光电子.激光》
  • 时间:0
  • 分类:TH703[机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,浙江杭州310027
  • 相关基金:国家自然科学基金(51077117,61540019)资助项目
中文摘要:

理论和实验研究了脉冲激光照射 下光热微驱动机构的动态响应特性,建立了微 膨胀臂的光热温升及光热膨胀的动态模型,导出了动态光热膨胀伸长量及振幅的计算公式, 并通过Matlab 仿真得到它们与激光脉冲频率之间的理论关系曲线。设计与微加工制作了一种总长为700μm的非对称型光 热微驱动机构(A-OTMA),在功率为2mW、频率为2*18Hz可调的脉 冲激光照射控制下开展了动态光热驱动 实验。采用显微视频成像系统及运动测量软件,对A-OTMA光热微驱动过程进行了实时监测 和测量。实验结 果表明,A-OTMA能够以与激光脉冲相同的频率实现周期性偏转运动,光热偏转量及振幅随 激光脉冲频率 的增大而减小,其变化趋势与理论曲线吻合,获得的最大偏转量振幅为14.9μm(2Hz 时),最大响应频率 至少达到18Hz。本文的动态响应特性的理论和实验研究,为OTMA在 微光机电系统(MOEMS )及微纳米技术领域的实际应用提供了技术基础。

英文摘要:

The dynamic properties of optothermal microactuator (OTMA) are theroretically and experimentally reported under pulsed laser irradiation.A dynamic model for describing optothermal temperature rise a nd optothermal expansion of the expansion arm is established.The formulas of dynam ic expansion and its amplitude are also derived,based on which the relationships among the expansion,expansio n amplitude and the laser pulse frequency are obtained through Matlab simulations.An asymmetric optothermal mic roactuator (A-OTMA) with length of 700μm is designed and microfabricated.Expe riments are carried out under pulsed laser with power of 2mW and frequency of 2-18Hz.The dynamic actuating of the A-OTMA is monitored by microscopic imaging system and is further analyzed using motion analysis software.The experimental results show t hat the A-OTMA can periodically deflect with the same frequency of laser pulse,and both of the max imum deflection and deflection amplitude decrease as the frequency increases,matching with the trends of theor etical curves quite well.It is also proved that the A-OTMA is capable of acquiring maximum deflection amplitude of 14.9μm (at 2Hz) and maximum response frequency up to 18Hz.This work can provide technical found ation for practical applications of optothermal microactuator in the fields of micro opto-electro-mechanical sy stem (MOEMS) and micro/nano-technology.

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期刊信息
  • 《光电子.激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:天津市教育委员会
  • 主办单位:天津理工大学 中国光学学会
  • 主编:巴恩旭
  • 地址:天津市西青区宾水西道391号
  • 邮编:300384
  • 邮箱:baenxu@263.net baenxu@aliyun.com
  • 电话:022-60214470
  • 国际标准刊号:ISSN:1005-0086
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1182/O4
  • 邮发代号:6-123
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:16551