這一優(yōu)勢(shì)能夠?qū)崿F(xiàn)的前提是MEMS器件本身是可靠的,并且能夠產(chǎn)生出可預(yù)計(jì)且在時(shí)間與溫度范圍內(nèi)恒定的濾波器響應(yīng)。
通過(guò)將一個(gè)數(shù)字微鏡器件(DMD)用作一個(gè)空間光調(diào)制器,可以克服在光譜分析儀應(yīng)用中采用MEMS時(shí)遇到的數(shù)個(gè)難題。首先,通過(guò)使用一個(gè)鋁制MEMS微鏡陣列,進(jìn)入單點(diǎn)探測(cè)器的光被打開(kāi)和關(guān)閉;而鋁這一材質(zhì)在大范圍的波長(zhǎng)范圍內(nèi)光學(xué)有效。第二,數(shù)字MEMS的打開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)由機(jī)械停止和一個(gè)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)單元的鎖存電路控制,從而提供固定電壓微鏡控制。這就確保了這個(gè)系統(tǒng)不需要機(jī)械掃描和模擬控制環(huán)路,從而簡(jiǎn)化了分光鏡系統(tǒng)的校準(zhǔn)。它還使得系統(tǒng)對(duì)于溫度、老化或抖動(dòng)等誤差源具有很強(qiáng)的抑制能力。
DMD的可編程屬性具有很多優(yōu)勢(shì);這些優(yōu)勢(shì)能夠在根據(jù)一個(gè)可編程濾波器列的可尋址屬性進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)。由于DMD的分辨率通常高于所需要的頻譜,DMD區(qū)域會(huì)填充不足,而頻譜會(huì)被過(guò)度采樣。這就使得波長(zhǎng)選擇完全可編程,并且可以在光引擎出現(xiàn)極度機(jī)械位移時(shí)的情況下,將額外的微鏡用作重新校準(zhǔn)列。
最后,DMD是一個(gè)二維的可編程陣列,從而為用戶提供了高度的靈活性。通過(guò)選擇不同數(shù)量的列,可以調(diào)節(jié)分辨率和數(shù)據(jù)吞吐量。掃描時(shí)間能夠動(dòng)態(tài)變化,這樣相對(duì)于那些不太關(guān)注的波長(zhǎng),對(duì)于感興趣的波長(zhǎng)可以進(jìn)行時(shí)間更長(zhǎng)、更加詳細(xì)地檢查,從而更好地使用儀器的處理時(shí)間和功能。此外,與固定濾波器器具相比,諸如哈達(dá)瑪(Hadamard)圖形應(yīng)用等高級(jí)狹縫編碼技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高度靈活性,并且提高性能。這就在儀器或處理過(guò)程中極大地降低了分光鏡功能的實(shí)現(xiàn)成本。
總之,一個(gè)基于DMD的解決方案實(shí)現(xiàn)了一個(gè)比當(dāng)前光譜分析系統(tǒng)具有更高分辨率、更大靈活性、更經(jīng)久耐用、外形尺寸更小、成本更低的分光器件,從而使它們對(duì)于更加廣泛的商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用具有極大吸引力。
性能