梳齿分布结构对静电驱动二维微扫描镜机械转角的影响  

Influence of Comb Distribution on the Twisting Amplitude of Two-Dimensional Microscanner Actuated Electrostatically

作　　者：乔大勇[1,2] 杨璇[1,2] 夏长锋[1,2] 曾琪[1,2] 潘春晖[1,2] 练彬[3] 

机构地区：[1]西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室,西安710072 [2]西北工业大学陕西省微/纳米系统重点实验室,西安710072 [3]西北工业大学深圳研究院,广东深圳518057

出　　处：《传感技术学报》2014年第2期172-177,共6页Chinese Journal of Sensors and Actuators

基　　金：国家自然科学基金项目(51375399;51375400);深圳市财政委员会2012年第四批市新一代信息技术产业发展专项资金基础研究计划项目(JCYJ20120614154203639);西北工业大学基础研究基金项目(JCY20130119);航空科学基金项目(2013ZC53036)

摘　　要：为增大静电驱动二维微扫描镜的机械转角,基于非线性动力学理论研究了不同梳齿结构对其振幅的影响,理论上得到发散型梳齿分布相较于平行型梳齿分布具有更大的机械转角。此外,采用绝缘体上硅(SOI)加工工艺设计并制作了这两种结构的微扫描镜,并对其相关特性进行了测试。测试结果表明:在相同的驱动电压下,发散型结构始终都比平行型结构具有更大的机械转角,与仿真结果基本一致;当加载驱动电压为42 V的方波信号时,发散型结构扫描镜的可动框架和镜面的最大机械转角可以达到12.3°、13.49°,而平行型结构扫描镜的可动框架和镜面的最大机械转角则为10.25°、11.68°。In order to increase the deflection, the effect of comb structure on the twisting amplitude for two-dimensional（2D）microscanner is researched on basis of the nonlinear dynamics theory in this paper,and it can be obtained that the effect of the divergent distribution is superior to parallel distribution. Besides, the samples are fabricated based on silicon-on-insulator（SOI）technology,and then the electromechanical characteristic is tested. The test results demonstrate the microscanner with divergent comb distribution has greater twisting amplitude,which agrees with the theoretical analysis. The microscanner with divergent distribution could generate maximum twisting angles of 12. 3° and 13. 49° under the square wave of 42 V, while the sample with parallel distribution could generate maximum twisting angles of 10. 25° and 11. 68° under the same square wave.

关 键 词：扫描镜 非线性动力学 梳齿分布 大转角 

分 类 号：TN303[电子电信—物理电子学]