MEMS可編程光柵及其在氣體監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、MEMS發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)是將微機(jī)電系統(tǒng)與光學(xué)系統(tǒng)相結(jié)合，那就是微光機(jī)電系統(tǒng)(Micro-opto-electro-mechanical Systems，MOEMS)，也稱為OpticalMEMS。衍射式MOEMS器件利用光學(xué)衍射原理可以對(duì)光波信號(hào)進(jìn)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?qū)崟r(shí)改變自身的光學(xué)結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)入射光進(jìn)行相位調(diào)制，具有很大的靈活性和廣闊的應(yīng)用前景。

2、 本文以微型可編程光柵為研究對(duì)象，構(gòu)造了可編程光柵的光學(xué)理論模型，研究了影響其衍射的主要結(jié)構(gòu)及光場(chǎng)參數(shù)，對(duì)可編程光柵的光譜模擬特性以及其在氣體遙監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用展開(kāi)了研究。論文的主要研究?jī)?nèi)容包括： 首先，從波動(dòng)光學(xué)及經(jīng)典幾何光學(xué)的光程差理論出發(fā)構(gòu)造了可編程光柵的光學(xué)模型，對(duì)其進(jìn)行了理論分析，得到了可編程相位光柵的衍射光強(qiáng)分布公式，并利用數(shù)學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行了計(jì)算仿真，研究了可編程光柵的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)及光場(chǎng)參數(shù)對(duì)其衍射的影響。仿真結(jié)

3、果表明與普通光柵相比，可編程相位光柵具有獨(dú)特的能量再分布能力，這對(duì)光譜分析是十分有利的。 其次，對(duì)可編程光柵在“完全編程”狀態(tài)下的衍射場(chǎng)進(jìn)行了理論分析，在此基礎(chǔ)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(shí)現(xiàn)方法并對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值仿真。仿真結(jié)果表明，可以通過(guò)一定的算法來(lái)確定光柵微梁高度，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物質(zhì)衍射光強(qiáng)譜圖的模擬。 最后，研究了基于光譜學(xué)的光譜吸收式氣體遙監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理以及其常用方法和特點(diǎn)，分析了相關(guān)光