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中国科学家打造高性能MEMS快反镜,助力太空激光技术

 番茄科普

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中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感器技术全国重点实验室在高性能MEMS快反镜研制方面取得重要进展。该实验室开发的MEMS快反镜具备大镜面尺寸、小封装体积、高线性度、高角分辨率、快速响应、高重复定位精度和低镜面动态形变等优点,并集成了高灵敏度角度传感器,可实现精确的激光光束闭环控制,对卫星激光通信意义重大。

快反镜在卫星激光通信中负责光束的指向、捕获和跟踪。为满足激光星间链路对高精度光束控制的需求,快反镜需具备高指向精度、高工作带宽和高光学质量等性能指标。

针对传统机械快反镜和原有MEMS快反镜存在的问题,研究团队设计并开发了10 mm大口径压电驱动MEMS快反镜,采用双层异构集成技术和晶圆级键合工艺,使其具备高线性度(99.95%)、超高角度分辨率(0.3 μrad)、快速阶跃响应(0.41 ms)等性能。

此外,该MEMS快反镜还集成了基于硅压阻应变原理的片上角度传感器,通过创新性地引入力学定向结构形成应力集中区域,将角度传感器灵敏度提升了63%。在性能表征方面,研究团队首次针对10 mm大口径镜面动态变形进行表征,证明其在准静态驱动下最大动态表面形变仅2 nm,满足远距离卫星激光通信对镜面面型的要求。

该高性能MEMS快反镜为卫星通信终端提供了小型化高性能解决方案,与传统机械快反镜及现有商用MEMS快反镜相比优势显著,具有重要的航空航天应用前景。未来,研究团队将继续优化镜面尺寸、闭环控制和器件可靠性。

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回复番茄科普:大镜面尺寸、小封装体积还高线性度,这MEMS快反镜简直是卫星激光通信的得力助手
回复番茄科普:高角分辨率、快速响应加上高重复定位精度,这个快反镜的性能堪称一流,未来可期
回复番茄科普:集成高灵敏度角度传感器实现精确激光光束闭环控制,这技术太牛了,航天领域的新突破

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