液体环境中的光热微驱动方法与技术研究

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520 nm、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0.9 Hz～16.4 Hz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.