MEMS可編程光柵及其在氣體監(jiān)測中的應用研究.pdf

1、MEMS發(fā)展的一個重要趨勢是將微機電系統(tǒng)與光學系統(tǒng)相結合，那就是微光機電系統(tǒng)(Micro-opto-electro-mechanical Systems，MOEMS)，也稱為OpticalMEMS。衍射式MOEMS器件利用光學衍射原理可以對光波信號進行各種調(diào)制處理，如光能量的重新分布、方向等調(diào)制。微型可編程光柵作為一種典型的衍射式MOEMS器件，它能夠實時改變自身的光學結構參數(shù)，對入射光進行相位調(diào)制，具有很大的靈活性和廣闊的應用前景。

2、 本文以微型可編程光柵為研究對象，構造了可編程光柵的光學理論模型，研究了影響其衍射的主要結構及光場參數(shù)，對可編程光柵的光譜模擬特性以及其在氣體遙監(jiān)測中的應用展開了研究。論文的主要研究內(nèi)容包括： 首先，從波動光學及經(jīng)典幾何光學的光程差理論出發(fā)構造了可編程光柵的光學模型，對其進行了理論分析，得到了可編程相位光柵的衍射光強分布公式，并利用數(shù)學方法對其進行了計算仿真，研究了可編程光柵的基本結構參數(shù)及光場參數(shù)對其衍射的影響。仿真結

3、果表明與普通光柵相比，可編程相位光柵具有獨特的能量再分布能力，這對光譜分析是十分有利的。 其次，對可編程光柵在“完全編程”狀態(tài)下的衍射場進行了理論分析，在此基礎上，得出了可編程光柵光譜模擬特性的原理，給出了光譜模擬的實現(xiàn)方法并對其進行了數(shù)值仿真。仿真結果表明，可以通過一定的算法來確定光柵微梁高度，從而實現(xiàn)目標物質(zhì)衍射光強譜圖的模擬。 最后，研究了基于光譜學的光譜吸收式氣體遙監(jiān)測技術的原理以及其常用方法和特點，分析了相關光