طراحي و ساخت ميكرو آيينه شكل‌پذير پليمري جهت استفاده در سيستم‌هاي اپتيك تطبيقي

Design and Fabrication of Deformable Polymer Micromirror for Adaptive Optic Systems

دراين مقاله روشي نوين جهت ساخت ميكرو آيينه انعطاف­ پذير پليمري مبتني ­بر عملگر الكترو استاتيك ارائه شده ­است. ميكرو آيينه­ هاي انعطاف ­پذير معمولاً در سيستم­هاي اپتيك تطييقي جهت تصحيح اعوجاج­ هاي موجود در جبهه موج نور بكار مي­ روند از اين­رو مي­ بايست داراي ديافراگمي منعطف باشند. در اين تحقيق ديافراگم ميكرو آئينه، از جنس پليمر SU-8 ساخته شده و بر روي آرايه­ اي از الكترودهاي ثابت قرار گرفته ­است. اين ديافراگم با مدول يانگي حدود 50 برابر كمتر از نمونه­ هاي رايج سيليكوني، امكان جابجايي ديافراگم بيشتر و در نتيجه قابليت تصحيح ابيراها با ولتاژ كمتر را مقدور مي­سازند به گونه اي كه ديافراگرم به شعاع mm2/5 و ضخامت μm 10 را با اعمال ولتاژ 120 ولت حدود μm 4 جابجا مي كند . علاوه ­بر اين، استفاده از مواد پليمري بجاي سيليكون در ساخت ديافراگم، سادگي و كم­ هزينه بودن فرآيند ساخت را نيز به همراه دارد. اما ديافراگم هاي پليمري رايج، صافي سطح كمتري در مقايسه با نمونه ­هاي سيليكون دارند. دراين مقاله براي غلبه براين مشكل از راهكاري جديدي براي ساخت ميكروآيينه استفاده شده كه علاوه­ بر تمام مزاياي آيينه پليمري از نظر صافي سطح با نمونه­ هاي سيليكوني برابري مي­كند. نتيجه اندازه گيري ناهمواري سطحي حدود واريانس ناهمواري سطح 20 نانومتر را نشان داد. همچنين، به منظور بهينه كردن طرح ساختاري از شبيه ­سازي المان محدود استفاده شده است.

This paper presents a novel method for the fabrication of polymeric deformable micromirror based on electrostatic actuator. Deformable micromirros are commonly used to correct optical wavefront aberrations in the adaptive optic systems, and thus, they need a deformable diaphragm. In this study, the diaphragm of micromirror is made from SU-8 polymer which is mounted on the fixed electrode arrays. This polymeric diaphragm with a Young’s modulus of 50 times less than conventional silicon samples provides more deformability and, as a result, aberrations modifications with lower voltage values are reached, so that the diaphragm with a radius of 2.5 mm and a thickness of 10 μm moves about 4μm by applying the voltage of 120 volts. Furthermore, polymer-based fabrication processes are more simple and cost-effective rather than silicon-based devices. However, they suffer from lower surface roughness compared to silicon-based counterparts. In order to overcome this issue, we used a new technique for the manufacture of micromirror, which, in addition to all the advantages of a polymeric mirror, provides similar surface smoothness of the silicon samples. The result of roughness measurements showed a rough surface variance of 20 nm. The Finite Element Modeling is also used to optimize the device structure design.