MEMS法布里-珀罗红外滤波器静电驱动特性的仿真研究文献综述

 2023-08-07 05:08

文献综述(或调研报告):

红外光谱是一种强大的分析方法,因为许多物质可以通过其独特的吸收光谱可靠地加以区分。常规的红外光谱仪是复杂且昂贵的仪器,其尺寸和功耗而使其便携性受到限制。红外光谱仪有各种各样的应用,例如医学诊断和保健(例如,感测人的呼吸中的气体),检测有害物质(例如,可燃气体和有毒气体,检测爆炸物),制药和化学工业中的过程监控等。

对于可见光和近红外波长,建立了基于光栅和检测器阵列的多种解决方案。但是,对于中波和长波红外(3-12 micro;m),由于两个原因,它们没有成功:光通量有限和昂贵的阵列检测器。另一方面,由于傅立叶型(FT)光谱仪(例如Michelson干涉仪)复杂的光学设置,因此难以在MEMS技术中实现。在文献甚至商业化产品中都有针对MEMS FT系统的一些方法。但是,它们又一次受到光通量有限的困难。R. A. Crocombe等人在2008年对不同的红外显微光谱仪技术进行了全面综述。与上述经典概念相比,用微机械Fabry-Peacute;rot干涉仪(FPI)作为可调滤光片(micro;FP滤光片,micro;FPF)似乎最合适。利用MEMS技术,可以很容易地实现两个平行反射器在很短距离内形成FP腔的布置,该MEMS技术可以实现高度的小型化,同时保持足够大的光通。

F-P结构由两块高反射率的平行镜面组成,中间填以介质构成谐振腔,如图1所示。在不考虑平行镜面内反射光线在界面处的相位变化时,每个波和它前一个波的相位差对应平行镜面内走过的两段路程差,相位差为

式中L为腔长,n为腔内介质折射率,lambda;为入射波长,theta;i为入射角。入射光在两高反射镜面间发生多次反射和透射,反射光和透射光发生多光束干涉,其透射光干涉光强分布为

式中R 为镜面的反射率,T 为透射率。

当介质为空气(n=1)、入射角为零(theta;i=0)时,可得到F-P透射波长(lambda;=2k)与腔长L成正比,故可以通过改变腔长L来实现F-P透射波长的调。

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