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【24h】

Translatory Mems Actuators For Optical Path Length Modulation In Miniaturized Fourier-transform Infrared Spectrometers

机译：微型傅里叶变换红外光谱仪中用于光程长度调制的平移记忆驱动器

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We present several types of translatory MOEMS actuators developed for fast optical-path-length modulation [e.g., in confocal microscopes or Fourier-transform infrared (FTIR) spectrometers] and their application on miniaturized FTIR spectrometers capable of performing time-resolved measurements from the near infrared to the mid infrared. The MOEMS devices are manufactured in a complementary metal oxide semi conductor compatible silicon-on-insulator process. They are electrostatically resonant, driven using in-plane comb drives. A first translatory 5-kHz MOEMS device is used in a first prototype of a miniaturized MOEMS-based FTIR spectrometer where the MOEMS actuator replaces the macroscopic mirror drive, enabling a miniaturized, robust, and low-cost FTIR system. The mirror plate of 1.65 mm~2 is suspended by bending springs. Due to the resonant operation, a 200-μm stroke can be achieved with low voltages (<40 V) at an ambient pressure below 500 Pa. Consequently, this yields a spectral resolution of 25 cm~(-1) and an acquisition time of 200 μs per spectrum. In addition, we present a novel MOEMS device with an increased mirror aperture of 7.1 mm~2 and pantograph-like mirror suspension enabling up to a 500-μm stroke. This device is specifically optimized for miniaturized FTIR spectrometers to enable an improved spectral resolution of 10 cm~(-1) and a signal-to-noisernratio of > 1000:1.
机译：我们介绍了为快速光程长度调制而开发的几种类型的平移式MOEMS执行器（例如，在共聚焦显微镜或傅立叶变换红外（FTIR）光谱仪中）及其在微型FTIR光谱仪上的应用，这些光谱仪能够在近距离执行时间分辨测量红外到中红外。 MOEMS器件以互补金属氧化物半导体兼容绝缘体上硅工艺制造。它们是静电谐振的，使用平面梳状驱动器驱动。在基于MOEMS的微型FTIR光谱仪的第一个原型中使用了第一个平移5 kHz MOEMS器件，其中MOEMS致动器代替了宏观镜驱动器，从而实现了小型，坚固且低成本的FTIR系统。 1.65 mm〜2的镜板通过弯曲弹簧悬挂。由于谐振操作，在低于500 Pa的环境压力下，低电压（<40 V）可以达到200μm的行程。因此，产生的光谱分辨率为25 cm〜（-1），采集时间为每个光谱200μs。另外，我们提出了一种新颖的MOEMS设备，该设备具有增加了7.1 mm〜2的镜孔，并具有受电弓状的镜悬架，行程可达500μm。该设备专门针对小型FTIR光谱仪进行了优化，以实现10 cm〜（-1）的改进的光谱分辨率和> 1000：1的信噪比。

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