Electromagnetically actuated optical micro-mechatronic systems integrated on PCB

Bu tez çalışmasında, baskı devre yapımında kullanılan en yaygın malzeme olan FR4, ilk kez minyatür ve tümleşik bir optik, elektronik ve mekatronik sistem platformu olarak kullanılmaktadır. Bu alandaki araştırmalar oldukça verimli olmuş, çok sayıda yenilikçi tasarım ve fikri mülkiyet hakkının ortaya çıkmasına öncülük etmiştir.FR4 ile çalışılan araştırma konularının başında lazer tarayıcılar gelmektedir. Bu kapsamda, dinamik odaklama özelliğine sahip bir FR4 tarayıcı tasarlanmış ve üretilmiştir. Lazer tarayıcılar, döner ayna ya da ışığı kıran elemanlar kullanarak ışık ışınlarını yönlendirebilen optik aygıtlardır. Tarayıcıların başlıca uygulamaları arasında yüksek çözünürlüklü görüntüleme, optik mikroskopi, barkod okuma ve lazer yazma yer almaktadır. Dinamik odaklama özelliği, pasif optik elemanlar ile başarılamayan bir şekilde, çözünürlükten kayıp vermeden odak genliğini genişleterek tarayıcının çalışma menzilini yüksek oranda artırır. Tasarlanan opto-elektro-mekanik platformda, tümleşik hareketli bir kola yerleştirilmiş lazer diyot, odaklama lensi, elektronik elemanlar, tahrikleme elemanları ve tüm bu parçalar ile bütünleşik dönebilen bir tarama platformu bulunmaktadır. Böylece, diğer teknolojiler ile başarılması çok güç bir bütünleştirme (entegrasyon) seviyesine ulaşılmıştır. 50 dereceden fazla tarama açısı ve 500 mikrondan fazla lazer diyot kolu deplasmanı, 50Hz civarında doğal frekanslarda elde edilmiştir.Bu çalışmanın önemli başarımlarından biri de elektromanyetik tahrikli sistem tasarlanması ve modellenmesidir. Üç farklı tahrik mekanizması ile çalışan tarayıcılar modellenmiş ve analiz edilmiştir: (i) hareketli mıknatıs mekanizması ve pozisyon geri beslemesi veren bütünleşik ters elektro-motif kuvvet (back emf) voltajı algılayıcısı, (ii) hareketli manyetik film tahrikli sistemler ve eşdeğerli olmayan manyetik alanda, doygunluğa ulaşmış ve ulaşmamış filmler için geçerli olan, ardıl izlemi (hysteresis) yeni bir fonksiyon kullanarak kapsayan manyetik ince film modeli, (iii) Lorentz kuvveti ile çalışan hareketli bobin sistemleri.