簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表
研究生： 李英堯
In-Yao Lee
論文名稱： 應用於光學讀寫頭之靜電式薄膜反射鏡分析與設計
An Analysis and Design of the Electrostatic Membrane Mirror Applied to Optical Pickup Head
指導教授： 宋震國
Cheng-Kuo Sung
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年： 2000
畢業學年度： 88
語文別： 中文
論文頁數： 86
中文關鍵詞： 微機電 、光學讀寫頭 、薄膜 、靜電 、鏡子
外文關鍵詞： MEMS, pickup head, membrane, electrostatic, mirror
相關次數： 點閱：3  下載：0 
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

    • 本論文主要是針對目前光碟機讀寫頭因質量重、體積大導致靈敏度低、響應遲鈍的缺點，設計出一款構想創新的光學讀寫頭。其主要改善方式為利用微機電製程製作出一靜電式薄膜反射鏡以替代原讀寫頭內45º反射鏡之功能，並希望能以薄膜聚焦之特性將讀寫頭內之聚焦物鏡移除，以製作出更輕薄短小之光學讀寫頭，使光學儲存技術有所提昇。本論文利用幾何光學分析讀寫頭光路並由板殼理論推導出薄膜形變與工作電壓之關係，設計出最佳之薄膜尺寸參數，並由微機電製程製作出設計之薄膜，再以實驗量測方式驗證此薄膜反射鏡之性能表現並與理論值間作一比較。結果顯示，本文提出之設計分析方法具可行性，此外並建議出未來深入研究的目標。

    This research presents a novel design of the optical pickup head for reducing cost as well as improving the dynamic behavior due to its heavy mass and large volume deficiencies. The electrostatic deformable mirror designed and fabricated on the basis of micro-electro-mechanical technique are used to replace the oblique reflection mirror. The focus ability of the deformable mirror may also remove the object lens from in the pickup head. With this design, pickup head can be much lighter and smaller to meet the future trend of the optical storage technology. The relationship between membrane deformation and applied voltage are constructed based on the theory of geometric optics and theory of plates. The static and dynamic behaviors of the deformable mirror are measured by an interfere microscope and laser doppler vibrometer. Good agreement between the experimental and analytical results indicates the correctness of the proposed design method.

    摘要………………………………………………………………… I Abstract…………………………………………………………… II 誌謝………………………………………………………………… III 目錄………………………………………………………………… IV 圖目錄……………………………………………………………… VII 表目錄……………………………………………………………… X 符號表……………………………………………………………… XI 第一章 緒論……………………………………………………… 1 1.1 背景…………………………………………………… 1 1.2 文獻回顧……………………………………………… 2 1.3 研究內容與範圍……………………………………… 5 第二章 理論分析………………………………………………… 12 2.1 光學路徑分析………………………………………… 12 2.1.1 經膜反射後反射線性質………………………… 14 2.1.2 聚焦物鏡對聚焦點之影響……………………… 15 2.1.3 光碟片上光點成像性質……………………………19 2.2 薄膜形變應力分析…………………………………… 20 2.2.1 模型建立………………………………………… 21 2.2.2 受力形變分析…………………………………… 23 第三章 薄膜參數設計及模擬…………………………………… 26 3.1 光學設計參數………………………………………… 26 3.2 光學路徑模擬………………………………………… 28 3.2.1 物鏡位置及薄膜形變量之影響……………………28 3.2.2 薄膜傾斜角之影響…………………………………29 3.3 靜電力形變分析……………………………………… 30 3.4 殘留應力對自然頻率之影響………………………… 32 第四章 創新式光學讀寫頭設計………………………………… 43 4.1 創新式讀寫頭結構設計……………………………… 43 4.2 光學路徑模擬………………………………………… 45 第五章 製程規劃………………………………………………… 50 5.1 元件製程……………………………………………… 50 5.1.1 清洗…………………………………………………51 5.1.2 應力量測……………………………………………52 5.1.3 氮化矽薄膜沉積……………………………………52 5.1.4 厚度、應力量測……………………………………53 5.1.5 微影…………………………………………………53 5.1.6 蝕刻氮化矽薄膜……………………………………55 5.1.7 矽基材蝕刻…………………………………………55 5.1.8 晶片清洗……………………………………………56 5.1.9 鋁膜成長……………………………………………56 5.2 測量儀器……………………………………………… 57 5.2.1 薄膜厚度量測儀……………………………………57 5.2.2 薄膜應力量測儀……………………………………57 第六章 實驗設計與結果討論…………………………………… 63 6.1 實驗設備……………………………………………… 66 6.2 實驗流程……………………………………………… 71 6.2.1 靜態形變量測………………………………………71 6.2.2 動態形變量測………………………………………71 6.3 實驗結果……………………………………………… 74 6.4 結果討論……………………………………………… 79 第七章 結論……………………………………………………… 81 參考文獻…………………………………………………………… 83

    1. Shiono, T., Kitagawa, M., Setsune, K., and Mitsuyu, T., 1989, “Reflection micro-fresnel lenses and their use in an integrated focus sensor,” Applied Optical, vol. 28, no. 15, pp. 3434-3442.
    2. Toshiyoshi, H., Fujita, H., Kawai, T., and Ueda, T., 1993, “Piezoelectrically operated actuators by quartz micromachining for optical application,” MEMS '93 Proceedings IEEE, pp. 133-138.
    3. Kiang, M. H., Solgaard, O., Muller, R. S., and Lau, K. Y., 1996, “Micromachined polysilicon microscanners for barcode readers,” IEEE Photonics Technology Letters, vol. 8, no. 12, pp. 1707-1709.
    4. Ohtuka, Y., Nisikawa, H., Koumura, T., and T. Hattori, 1995, “2-Dimensional optical scanner applying a torsional resonator with 2 degrees of freedom,” MEMS '95 Proceeding IEEE, pp. 306-309.
    5. Wang, P. K. C., 1996, “Computation of static shapes and voltages for micromachined deformable mirrors with nonliner electrostatic actuators,” Journal of Microelectromechanical Systems, vol. 5, no. 3, pp. 205-219.
    6. Mignardi, M. A., 1994, “Digital micromirror array for projection TV,” Solid State Technology, pp. 63-68.
    7. Younse, J. M., 1993, “Mirrors on a chip,” IEEE Spectrum, November, pp. 27-31.
    8. 謝哲偉, 1998, “靜電驅動微扭轉致動器之研究,” 國立清華大學碩士論文.
    9. 李其旻, 1999, “微細可變聚焦鏡面結構之設計與裂作,” 國立清華大學碩士論文.
    10. Hardy, J.W., 1978, “Active optics : a new technology for the control of light,” Proceeding of the IEEE, vol. 66, no. 6, pp. 651-697.

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)
    QR CODE