分享空間光調制器的MEMS技術應用

空間光調制器使用具有一個單點探測器、基于光學微機電系統 (MEMS) 陣列技術的全新方法可以克服傳統光譜分析方法中的很多限制。在基于單點探測器的系統中，一個固態(tài)光學MEMS陣列用簡單、空間波長濾波器取代了傳統的電動光柵。 +?R!  
這個空間光調制器方法可以在消除精細控制電動系統中問題的同時，利用單點探測器的性能優(yōu)勢。近些年，此類系統已經投入生產，其中，掃描光柵被取代，并且MEMS器件過濾每一個特定波長進入單點探測器。 J~(M%] &k^  
這個方法在實現更加小巧和穩(wěn)健耐用光譜分析儀的同時，也表現出很高的性能。 a+#Aitd  
相對于線性陣列探測器架構，光學MEMS陣列的使用具有數個優(yōu)勢。首先，可以使用更大的單元素探測器，以提高采光量，并極大降低系統成本和復雜度，這對于紅外系統更是如此。 iIO_
d4Z  
此外，空間光調制器由于不使用陣列探測器，像素到像素噪聲被消除了，而這可以極大地提升信噪比(SNR)性能。SNR性能的提高可以在更短時間內獲得更加準確的測量結果。 ra>jVE0`  
在一個使用MEMS技術的光譜分析系統中，衍射光柵和聚焦元件的功能與之前一樣，但來自聚焦元件的光在MEMS陣列上成像。 Y.}8lh eH  
要選擇一個用于分析的波長，一個特定的光譜響應波段被激活，這樣的話，就可以將光引入到單點探測器中進行采集和測量。 HVkq{W|w  
如果MEMS器件高度可靠，能夠生成可預計的濾波器響應，并且在不同的時間和溫度下保持恒定，那么這些優(yōu)勢就可以實現。 t?6_^ 08  
將一個DLP® 芯片或數字微鏡器件(DMD)用作一個空間光調制器，并且在一個光譜分析儀系統架構中將其用作MEMS器件的話，可以克服數個難題。 v''F\V )  
YDoVm?  
首先，使用一組鋁制微鏡來接通和關閉進入單點探測器的光，這在廣泛的波長范圍內是光學有效的。 6$_//  
其次，數字微鏡的打開和關閉狀態(tài)由機械止動裝置和互補金屬氧化物半導體(CMOS)靜止隨機訪問存儲器(SRAM)單元的鎖存電路控制，從而提供固定的電壓鏡控制。 v dR6y  
空間光調制器這個固定電壓、靜止控制意味著這個系統不需要機械掃描或模擬控制環(huán)路，并且能夠簡化校準。它還使得光譜分析儀設計更能免受溫度、老化或振動等錯誤源的影響。 RY9h^q*  
DMD的可編程屬性具有很多優(yōu)勢。其中某項優(yōu)勢會在進行光譜分析儀架構設計時顯現——如果以被用作濾波器的微鏡的尋址列為基礎。 0Er;l|  
由于DMD分辨率通常高于所需的光譜，DMD區(qū)域會出現欠填充的情況，并且會對光譜過采樣。這使得波長選擇完全可編程，并且在光引擎出現極端機械位移的情況下，將額外微鏡用作重新校準列。 SJ;Kjq.Qo  
此外， DMD是一個二維可編程陣列，這為用戶提供高度的靈活性。通過選擇不同的列數量，可以調節(jié)分辨率和吞吐量。 =BNS3W6  
掃描時間可動態(tài)調整，如此一來，用戶可對所需波長進行更長時間、更加詳細的檢查，從而更好地使用儀器時間和功能。  %3A~&  
此外，空間光調制器相對于固定濾波器器具1，諸如采用的Hadamard圖形等高級孔徑編碼技術，可實現高度的靈活性和更高性能。 :rhh=nHgn  
總之，與目前的光譜分析系統相比，使用DMD的光譜分析器件可實現更高分辨率、更高靈活性、更加穩(wěn)健耐用、更小的外形尺寸和更低的成本，從而使得它們對于廣泛的商業(yè)和工業(yè)應用更有吸引力。