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mems激光雷达原理

MEMS全称Micro Electromechanical System,微机电系统。是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置,其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。
工具/原料
1

激光雷达

2

电脑

方法/步骤
1

MEMS微镜是指采用光学MEMS技术制造的,把微光反射镜与MEMS驱动器集成在一起的光学MEMS器件。MEMS微镜的运动方式包括平动和扭转两种机械运动。

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根据扫描镜运动方式,MEMS扫描镜可以分为谐振式和准静态式两种。谐振式MEMS扫描镜工作在机械谐振状态,其扫描角度大、驱动功耗低、扫描电压低,图像化激光扫描、激光成像是其主要的应用市场。准静态MEMS扫描镜工作在非谐振状态,扫描镜可以在扫描范围内的任意扫描角度暂停,主要应用于激光指向、激光矢量化图形扫描,其扫描角度范围相对较小。

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MEMS激光雷达是单轴、谐振式的MEMS扫描镜,其扫描角度可达60-70°、扫描频率可达数十kHz、镜面尺寸为毫米级、曲率半径为米级、静态镜面平面度优于30nm、动态变形小于50nm。

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MEMS扫描镜的尺寸很小,其反射镜面直径通常为数毫米,镜面厚度、支撑悬臂梁的厚度/宽度仅为数十微米至数百微米。MEMS扫描镜面采用金属反射薄膜,可以承受的激光功率可达到瓦级以上,因此可以满足信息激光应用的要求。

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从MEMS扫描镜的技术参数看,发展趋势是大尺寸镜面、大扫描角度,对MEMS三维激光雷达应用;MEMS扫描镜的直径数毫米,水平光学扫描角度高达110°,垂直光学扫描角度25~40°,谐振频率高达数十kHz。从MEMS扫描镜的轴数看,双轴扫描镜是技术发展趋势,这样能大幅度降低封装成本。从MEMS扫描镜的扫描角度精度看,发展趋势是扫描镜集成制造角度传感器,采用闭环控制方法实现对扫描微镜的精确控制。从MEMS扫描镜的驱动方式看,由于压电驱动具有更高的力密度,压电驱动MEMS扫描镜将可能成为技术新方向。

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