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本文利用聚焦激光束可以实现对微型机械器件的光学捕获和操纵,为微型机电系统提供了一种新型的驱动方式,该技术具有无机械接触、无需导线、摩擦小等优点,在MEMS研究领域受到越来越广泛的重视。本文结合国家自然科学基金重点项目(No.50335050)的主要研究内容,研制了光学驱动实验系统,利用双光子聚合工艺加工出微型转子,并主要对转子的结构设计和加工、光学驱动实验和微型转子的光学驱动力矩的理论建模和计算等问题进行了研究。本文的主要成果如下:首先,自行组建了单光束光阱激光光学驱动系统,并和飞秒激光三维微加工系统进行集成,实验表明系统工作良好。
其次,利用已建立的激光三维微加工系统,采用一种新型的丙烯酸酯紫外光固化树脂,制作出了适合光学驱动的微型转子。对加工参数和驱动参数以及转子的结构设计等问题进行了实验研究,并利用单光束光阱取得了微型转子的光驱动初步实验结果。
最后,对三维光学微驱动的技术发展方向进行了探讨,并对适合于光学驱动的微型器件的并行加工技术、多光阱驱动技术和光驱动装置的小型化进行了展望。微型转子的光致旋转为实现微机械马达提供了一种有效手段,本文对利用双光子激光微细成型技术加工的微型器件的激光微驱动技术,从实验和理论上进行了研究,为研究项目的顺利完成和该领域研究工作的深入打下了良好的基础。