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上海昊量光電設(shè)備有限公司
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更新時間：2024-02-14 16:26:07瀏覽次數(shù)：209次
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無萬向節(jié)MEMS光學掃描鏡是一種矢量掃描設(shè)備，能使入射光束按照特定的方式與時間順序發(fā)生反射，從而在像面上實現(xiàn)掃描成像.傳統(tǒng)的光學掃描鏡體積大、成本高，且多為散裝，大大限制了其應用
無萬向節(jié)MEMS
光學掃描鏡是一種矢量掃描設(shè)備，能使入射光束按照特定的方式與時間順序發(fā)生反射，從而在像面上實現(xiàn)掃描成像.傳統(tǒng)的光學掃描鏡體積大、成本高，且多為散裝，大大限制了其應用。相較于傳統(tǒng)的掃描鏡，MEMS掃描鏡具有尺寸小、成本低、掃描頻率高、響應速度快和功耗低等優(yōu)點，以被廣泛的應用在光通信、掃描成像、、內(nèi)窺鏡、3D掃描成像等領(lǐng)域。
按照掃描維度不同，MEMS掃描鏡可以分為一維掃描鏡和二維掃描鏡，一維掃描鏡是指在鏡面在一個維度內(nèi)，二維掃描鏡是指沿著兩個方向同時對光束進行調(diào)節(jié)。實現(xiàn)二維掃描，可以選用兩個一維的掃描鏡，也可以選用兩個一個二維的掃描鏡。相比較而言二維掃描鏡功能更強大，但是結(jié)構(gòu)也更復雜，控制的難度也就越大。
按照驅(qū)動方式的不同，MEMS掃描鏡可以分為靜電驅(qū)動、電磁驅(qū)動、驅(qū)動和電熱驅(qū)動四種驅(qū)動方式。電熱驅(qū)動是，利用電能轉(zhuǎn)換為熱能，再轉(zhuǎn)換為機械能驅(qū)動，其優(yōu)點是驅(qū)動力和驅(qū)動位移較大，但是響應速度較慢。壓電驅(qū)動是利用壓電材料的壓電效應實現(xiàn)驅(qū)動，具有驅(qū)動力大、響應速度快等優(yōu)點，但是壓電材料存在遲滯現(xiàn)象。電磁驅(qū)動是利用電磁或者永磁體實現(xiàn)驅(qū)動，具有較大的驅(qū)動力力和驅(qū)動位移，但是響應速度偏慢，且容易受到電磁干擾。靜電驅(qū)動是利用帶電導體間的靜電作用力實現(xiàn)驅(qū)動，具有功耗低、速度快、兼容性好等優(yōu)點。是目前使用廣泛的驅(qū)動方式。
下圖給出了各種驅(qū)動方式的性能對比：
驅(qū)動方式 | 速度 | 力 | 幅度 | 電壓 |
壓電驅(qū)動 | 快 | 大 | 小 | 高 |
電磁驅(qū)動 | 慢 | 大 | 大 | 低 |
熱驅(qū)動 | 慢 | 大 | 大 | 較低 |
靜電驅(qū)動 | 快 | 小 | 較小 | 高 |
上海昊量光電推出的MEMS掃描鏡全部由硅制成，也就是說這種設(shè)計使運動部件不包括任何易出故障的部件，例如，金屬、聚合物、壓電材料等。使其擁有的重復性和可靠性。采用無萬向節(jié)設(shè)計，使大鏡面尺寸和大角度偏轉(zhuǎn)的MEMS微擁有更高的速度。靜電驅(qū)動的MEMS掃描微振鏡兩個軸的偏轉(zhuǎn)角度可達到32°，在滿振幅運轉(zhuǎn)功耗僅為幾毫瓦。目前靜電驅(qū)動的微振鏡可提供的一維和二維的MEMS掃描鏡，可提供直徑從0.8mm到5mm微型振鏡。
該款微振鏡針對對點對點（受迫振動）光束掃描進行了特殊設(shè)計及優(yōu)化。該MEMS掃描鏡采用靜電驅(qū)動且選用整個單晶硅制備而成，因此使得驅(qū)動電壓和偏轉(zhuǎn)角度之間存在良好的一一對應的關(guān)系，并且有著可重復性，而且隨著使用時間的推移依然保持著的性能。對于開環(huán)的微振鏡，致動器在每個軸上至少有14Bits（約16384個位置），因此當機械偏轉(zhuǎn)角度為-5°到+5°是，角度的分辨率可達到10微弧度。
在整片的單晶硅上采用無萬向節(jié)設(shè)計和的多級懸梁制造工藝制作一個完整的微鏡促動器。其中采用無萬向節(jié)設(shè)計可以使微鏡在成像或光束偏轉(zhuǎn)時可以在兩個軸上達到同樣的高速度。一個普通的擁有0.8mm直徑的微鏡，當機械偏角為-6°到+6°時，非諧振偏轉(zhuǎn)速度超過1000rad/s，諧振頻率更是達到3.6KHz。
與常規(guī)的MEMS掃描鏡不同的是，該微型振鏡可以在多個模式下工作，即點對點模式（受迫振動）、混合模式和諧振模式。如下圖所示：
a)這種模式可稱為點對點模式，或者是靜態(tài)模式。在這種情況下兩個軸利用設(shè)備操作的寬帶寬從直流到某個頻率，并且不允許諧振。因此鏡子可以保持在某一位置，或者以勻速運動或執(zhí)行矢量圖形等。
b）第二種模式為混合模式，即其中一個軸處于準靜態(tài)模式，另外一個軸處于諧振模式
c）第三種模式為諧振模式，這時兩個軸利用狹窄高增益共振來獲得較大的偏角較低的電壓以及較高的速度。設(shè)計用于點對點模式的設(shè)備，在接近共振或共振時倍驅(qū)動，很容易超過安全偏轉(zhuǎn)角而損壞。因此需要使用小的正弦驅(qū)動電壓驅(qū)動接近諧振工作模式，并且仔細的尋找所需要的工作點和角度，以便不超過給定的機械偏角限制。
可提供的產(chǎn)品如下：
1）開發(fā)套件（Development Kits）
開發(fā)套件是為了方便客戶更快速而有效的了解設(shè)備的性能、用途及使用方法。它可以通過專門開發(fā)的軟件及驅(qū)動器安全的使設(shè)備運轉(zhuǎn)。
產(chǎn)品圖片 | 產(chǎn)品描述 |
 | 標準開發(fā)套件：[可按需求刪減其中配件] 該套件包含以下部分 1） 三個二維掃描鏡；1.2mm 偏角±5°；2.0mm 偏角±5°; 3.6mm偏角±5.5 2）USB控制器 3）軟件及C++; LabVIEW；Matlab SDK 4）激光和光學面包板，包含635nm 5W激光器、光學面包板等 |
 | 半定制開發(fā)套件： 該套件可自主選擇套件中鏡子的尺寸及偏角；其余配件與標準開發(fā)套件相同 |
 | 包含掃描模塊的開發(fā)套件： 1） 掃描模塊： 該套件掃描模塊只包含一個1.2mm的鏡子，該鏡子與635nm激光器廣角透鏡預裝到一個模塊中，掃描角度可達±20° 2） USB控制器 3）軟件及C++; LabVIEW；Matlab SDK |
| 激光雷達開發(fā)套件I： 1） 三個鍍金膜二維掃描鏡；2個4.6mm，偏角±5°；1個5mm，偏角±5° 2）USB控制器 3）軟件及C++; LabVIEW；Matlab SDK 4）激光和光學面包板，包含635nm 5W激光器、光學面包板等 |
 | 激光雷達開發(fā)套件II 1） 四個二維掃描鏡；2個2mm，偏角±4.8°；2個2.4mm±5° 2）USB控制器 3）軟件及C++; LabVIEW；Matlab SDK 4）激光和光學面包板，包含635nm 5W激光器、光學面包板等 |
2）演示套件（Demonstrator Kits）
產(chǎn)品圖片 | 產(chǎn)品描述 |
 | 激光跟蹤及MEM微鏡演示套件；套件包含以下產(chǎn)品 1）掃描模塊；該模塊將1.2mm的鏡子與3-10mW綠光激光器廣角透鏡預裝到一個模塊中，掃描角度可達±20° 2）光電傳感器，包含、60°FOV和電纜 3）USB控制器 4）軟件及C++; LabVIEW；Matlab SDK |
 | 激光掃描和相機感知演示套件；套件包含以下產(chǎn)品 1）掃描模塊；該模塊將1.2mm的鏡子與3-10mW綠光激光器激光器廣角透鏡預裝到一個模塊中，掃描角度可達±20° 2）USB 3.0 相機包含 6mm鏡頭 (~45°x 34.5° FoV) 720x540 像素；>500 fps 3）相機及掃描模塊機械裝配件 4）USB控制器 5）軟件及C++; LabVIEW；Matlab SDK+相機感知API 6）專為該套件開發(fā)的軟件示例 |
 | 3D掃描演示套件；該套件包含以下產(chǎn)品 1） 掃描模塊；該模塊將1.2mm的鏡子與3-10mW紅色激光器激光器廣角透鏡預裝到一個模塊中，掃描角度可達±20° 2） USB3.0 相機包含8mm鏡頭（~34.5°x 26.2° FoV） 720x540 像素；>500 fps 3） 相機及掃描模塊機械裝配件 4） USB控制器 5） 軟件及C++; LabVIEW；Matlab SDK+相機感知API 6） 專為該套件開發(fā)的軟件示例 |
| MEMS掃描鏡3D激光雷達演示套件； 1）3D激光雷達 2）專用軟件 3）附件包含1個USB數(shù)據(jù)線用于數(shù)據(jù)傳輸和供電 |
| 視頻投影和成像演示套件；該套件包含 1） 兩個MEMS模塊；MEMS1 – 0.9mm；MEMS2 – 3.2mm x 1.3mm 長鏡 2） 激光及鏡子線纜 3） 激光模塊（單波長激光）綠光 ~520nm, ~20-40mW；調(diào)制能力>100MHz；光斑直徑1mm 4） 控制器-基于FPGA的控制器及USB接口 5） 軟件 -基于MATLAB的GUI應用程序用于掃描參數(shù)探究 -基于Windows的演示應用程序 |
3）MEMS掃描鏡
Integrate mirror
促動器名稱 | 機械偏角[°] | 鏡面直徑[mm] | 數(shù)據(jù)單 |
| A3I8.2 | ±6 | 0.8 | 數(shù)據(jù)單1 |
A7M8.1 | ±4.75 | 0.8 | 數(shù)據(jù)單2 |
A7M10.2 | ±4.75 | 1.0 | 數(shù)據(jù)單3 |
A3I12.2 | ±5 | 1.2 | 數(shù)據(jù)單4 |
F1M16.1 | ±5 | 1.6 | 數(shù)據(jù)單5 |
A7M20.2 | ±4.8 | 2.0 | 數(shù)據(jù)單6 |
A5M24.2 | ±5 | 2.4 | 數(shù)據(jù)單7 |
Bonded Mirror
促動器名稱 | 機械偏角 | 鏡面直徑（mm） | ||||||||
2.0 | 2.4 | 3.0 | 3.6 | 4.2 | 4.6 | 5.0 | 6.4 | 7.5 | ||
A7B1.1 | ±7 | 數(shù)據(jù)單8 | 數(shù)據(jù)單9 | 數(shù)據(jù)單 10 | 數(shù)據(jù)單11 | NR | NR | NR | NR | NR |
A7B2.1 | ±5.5 | NR | 數(shù)據(jù)單12 | 數(shù)據(jù)單 13 | 數(shù)據(jù)單14 | NR | NR | NR | NR | NR |
A8L2.2 | ±5 | NR | NR | 數(shù)據(jù)單 15 | 數(shù)據(jù)單16 | 數(shù)據(jù)單17 | 數(shù)據(jù)單18 | 數(shù)據(jù)單19 | NR | NR |
| A5L3.3(C2) | ±4.25 | 數(shù)據(jù)單20 | 數(shù)據(jù)單21 | 數(shù)據(jù)單22 | 數(shù)據(jù)單23 | 數(shù)據(jù)單24 | 數(shù)據(jù)單25 | 數(shù)據(jù)單26 | NR | NR |
A5L3.3(C1) | ±2.5 | 數(shù)據(jù)單27 | 數(shù)據(jù)單28 | 數(shù)據(jù)單29 | 數(shù)據(jù)單30 | 數(shù)據(jù)單31 | 數(shù)據(jù)單32 | 數(shù)據(jù)單33 | 數(shù)據(jù)單34 | NR |
| A5L2.2 | ±1 | 數(shù)據(jù)單35 | 數(shù)據(jù)單36 | 數(shù)據(jù)單 37 | 數(shù)據(jù)單38 | 數(shù)據(jù)單39 | 數(shù)據(jù)單40 | 數(shù)據(jù)單41 | 數(shù)據(jù)單42 | 數(shù)據(jù)單43 |
4）微鏡控制器
產(chǎn)品圖片 | 產(chǎn)品描述 |
| USB控制器， 該控制器裝配了一個高速的集成芯片PIC32MZ MCU；它可以直接與電腦連接，并使用我們的軟件運行MEMS掃描鏡，此外控制器可以作為一些固定波形的存儲區(qū)域，并以開環(huán)方式運行/輸出這些波形，以驅(qū)動MEMS反射鏡和外圍設(shè)備。該控制器由USB供電，功耗<> |
| OEM模擬驅(qū)動板；
|
| OEM數(shù)字驅(qū)動板；
NOTE：對于初次使用，不購買套件的用戶，不提供該驅(qū)動板，只提供模擬OEM板 |
MEMS掃描鏡主要特點：
l 大的鏡面尺寸
l 大的光學偏角可達32°
l 重復精度可達到0.001°
l 可實現(xiàn)靜態(tài)掃描模式（受迫振動）
u 主要應用：
l 投影顯示裝置
l 掃描成像及激光雷達成像
l 3D跟蹤和位置測量
l 激光打標、雕刻
l 光束偏轉(zhuǎn)、掃描
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上海昊量光電設(shè)備有限公司是國內(nèi)光電產(chǎn)品專業(yè)代理商，代理品牌均處于相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展前沿；
產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器、光學測量設(shè)備、精密光學元件等，涉及應用領(lǐng)域涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫(yī)療、科學研究、國防及更細分的前沿市場如、生物顯微、物聯(lián)傳感、精密加工、激光制造等；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝，培訓，硬件開發(fā)，軟件開發(fā)，系統(tǒng)集成等優(yōu)質(zhì)服務(wù)。
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