A micromachined water-immersible scanning mirror using BoPET hinges
A micromachined water-immersible scanning mirror using BoPET hinges
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使用 BoPET 铰链的微机械水浸式扫描镜
DOI：
10.1016/j.sna.2019.111564
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Zou, Jun
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xu, Song;Li, Shuangliang;Zou, Jun
本文报道了一种采用BoPET（双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯）铰链的新型微机械两轴水浸扫描镜。提出了一种基于混合硅- bopet衬底深度等离子体刻蚀的新型制造工艺，以实现高分辨率的图像化和批量制造能力。为了证明这一点，设计、制造和测试了一个原型扫描镜。它的总尺寸为5 × 5 × 5 mm3，与典型的硅基微扫描镜相当。采用短铰链设计，反射板的尺寸达到4 × 4 mm2，为光学或声学光束转向提供更大的孔径。在空气中，快轴和慢轴的共振频率分别为420 Hz和190 Hz。当浸入水中时，共振频率分别降低到330 Hz和160 Hz。反射镜在快轴和慢轴周围的倾斜角与驱动电流呈线性关系，最大可达±3.5°。在两轴同时驱动的情况下，在空气和水中均可获得稳定、可重复的光栅扫描图像。微机械水浸式扫描镜可用于空气和液体环境下的各种扫描光学和声学显微成像应用。
This paper reports a new micromachined two-axis water-immersible scanning mirror using BoPET (biaxially-oriented polyethylene terephthalate) hinges. A new fabrication process based on deep plasma etching on a hybrid silicon-BoPET substrate was developed to enable high-resolution patterning and batch fabrication capability. For demonstration, a prototype scanning mirror was designed, fabricated and tested. It has an overall size of 5 × 5 × 5 mm3, which is comparable to that of a typical silicon-based micro scanning mirror. With a short-hinge design, the size of the mirror plate reaches 4 × 4 mm2to provide an even larger aperture for optical or acoustic beam steering. In the air, the resonance frequencies of the fast and slow axes are 420 Hz and 190 Hz respectively. When immersed in water, the resonance frequencies are reduced to 330 Hz and 160 Hz, respectively. The tilting angles of the mirror around the fast and slow axes follow a linear relationship with the driving current up to ±3.5°. With both axes driven simultaneously, stable and repeatable raster scanning patterns were obtained in both air and water. The micromachined water-immersible scanning mirrors could be useful for various scanning optical and acoustic microscopic imaging applications in both air and liquid environments.
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