液体环境中的光热微驱动方法与技术研究

作者：倪凯佳; 章海军^*; 尤清扬; 张子尧

来源：光电工程, 2021, 48(11): 13-21.

• 光热微驱动技术
• 液体环境
• 光热膨胀模型
• 动态响应
• 偏转量

提出和发展了适用于液体(水)环境的光热微驱动技术及光热微驱动机构(OTMA)。建立了水环境中OTMA膨胀臂在激光照射下的光热膨胀模型，基于有限元分析推导出膨胀臂的温升分布公式，并对长度1080μm、宽度90μm的膨胀臂在4 mW激光照射下的温升分布进行了仿真，理论研究表明了液体环境中光热微驱动技术的可行性。设计与微加工制作了一种对称型OTMA，在波长520nm、功率可调的激光照射下，首次实现了液体环境中的光热微驱动，实验结果表明膨胀臂的光热偏转量随激光功率的增大而增加。进一步开展了在波长520 nm、有效功率4 mW、频率可调的激光脉冲照射下的光热微驱动实验，结果表明，对称型OTMA在频率0.9Hz～16.4Hz的激光脉冲照射下具有良好的动态响应，驱动量(偏转量)振幅在2.6μm～3.7μm之间变化，随激光脉冲频率的增大而减小。理论研究及实验曲线趋势表明，适当增大激光功率、提高激光脉冲频率，在液体环境中实现更大偏转量、更高频率的光热微驱动是完全可行的。本文研究拓展了液体环境中的光热微驱动技术，为微光机电系统及微纳米技术领域的应用提供了新的方法与途径。

• 单位
  浙江大学; 现代光学仪器国家重点实验室