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ニオブ酸リチウム基盤上の弾性導波路を用いた微小アクチュエータ

铌酸锂基片上使用弹性波导的微致动器

基本信息

批准号：
14655130
负责人：
FRIEND James
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

近年,光通信用デバイスの可動機構としてMEMS技術を用いたマイクロアクチュエータが応用されている。このようなマイクロアクチュエータの多くは静電型で,可動距離が10〜200μmと小さく,また,静止保持力がないという問題があった。最近では波長可変光源用などで,可動距離が大きく,静止保持力を有したアクチュエータへの要求が高まっている。そこで本研究では,光通信用デバイス等の直動機構に適用できる,1000μm以上の可動距離を有し,位置保持ができる超小型アクチュエータとして,基板上への製作が容易な弾性リッジ導波路を用いた進行波型マイクロ超音波リニアモータを提案し,その実現方法を検討した。まず,本モータの動作を実証し,構成方法を検討するために,アクリル樹脂製の5mm×15mmのリッジ導波路を試作した。基本モードのみのシングルモードとなる周波数21.7kHzで駆動することによって,進行波が励振されていることを確認した。振動源近傍で高次モードが発生しているが,すぐに減衰し,導波路全体でほぼ基本モードのみが励振されている。また,基板部分では導波路と比較して,10〜20分の1程度の振動振幅になっていることを確認した。スライダとの接触場所は導波路側面上部が適当であることを実験的に見出し,スライダ移動速度約33mm/sを得た。次に,マイクロ超音波リニアモータ実現のために,36°回転Y板X伝搬タンタル酸リチウム基板上へ導波路幅60μmの微小リッジ導波路を製作する方法とリッジモード振動の励振方法を検討した。ダイシングマシンを用いて微小リッジ導波路を製作することを考え,ダイシングソーの回転数30000rpm,送り速度0.1mm/sで多段切りを行うことにより,切削による導波路の破砕を数μm程度に抑えられることを確認した。また,振動の励振方法としては共振周波数約10MHzの交叉指電極(IDT)により基板上に励振されるSH-SAWによって,導波路にリッジモード振動を励振する方法を検討した。基板上に水滴を落とした場合,IDTの入力アドミタンスの周波数特性が変化したので,IDTからSH-SAWが励振されていることが確認できたが,十分な強度のリッジモードの励振には至らなかった。

In recent years, the use of MEMS technology in optical communication has been greatly improved. The static type, the movable distance is 10 ~ 200 μ m, the static holding force is 10 ~ 200μm, and the static type is 10 ~ 200μm. Recently, the wavelength of the variable light source is used, the movable distance is large, and the static retention force is high. In this study, the application of direct-acting mechanisms such as optical communication devices for moving distances of more than 1000 μm, position retention, easy fabrication of substrates, and the development of ultrasonic wave patterns for use in optical communication devices are discussed. In this paper, the operation of this device is demonstrated, and the construction method is discussed. The 5mm×15mm waveguide made of resin is tested. The frequency of the basic wave is 21.7 kHz, and the excitation frequency is confirmed. High order vibration occurs near the vibration source, and attenuation is reduced. The entire waveguide is excited by the fundamental vibration. The vibration amplitude of 10 ~ 20 minutes and 1 degree is confirmed by comparing the waveguide of the substrate part. The contact area is about 33mm/s. In addition, the method of manufacturing micro micro For example, the number of rotations of the micro-waveguide is 30000rpm, and the speed of rotation is 0.1mm/s. The number of rotations of the micro-waveguide is several microns. The vibration excitation method is discussed in this paper. The vibration excitation method is based on the SH-SAW excitation on the substrate and the vibration excitation method of the waveguide with the interdigital electrode (IDT) having a resonance frequency of about 10MHz. When the water drops on the substrate, the frequency characteristics of the IDT's input force are changed, and the IDT's SH-SAW excitation is confirmed, and the intensity of the IDT's input force is changed.