MEMS scanners actuated with mechanical coupling and comb drives

MEMS (Mikro- Elektro- Mekanik- Sistemler) mikrotarayıcılar standart tarayıcılara göre ışık ışınlarını daha hassas ve hızlı yönlendirebilmek için kullanılmaktadır. Mikrotarayıcılar özellikle görüntüleme, haberleşme ve barkod okuma uygulamalarında kullanılmaktadır.Bu tezde, elektrostatik kuvvet ile sürülen tarayıcılar için sistemin verimini arttırmak ve doğal salınım frekansında düşük voltaj ile yüksek genlikli hareket elde etmek için mekanik bağlaşım prensibini kullanan yeni bir metot sunulmuştur. Bu yöntemde, tarayıcının etrafına ikinci bir platform tanımlanmıştır ve elektrostatik kuvvet üreten tarak tahrikleyicileri (comb actuator) sadece dış platformda bulunmaktadır. İki boyutlu serbestlik derecesi olan sistemlerde (2-DoF), temel olarak tarayıcının geometrisi ve tarayıcı ile dışarıdaki platformu bağlayan yayın yay sabiti tarafından belirlenen mekanik bağlaşım frekansında, dış platformun genlik miktarı tarayıcıya sistemin mekanik bağlaşım katsayısı ile katlanarak iletilmektedir. Bu sistemin temel yararı, tarak tahrikleyicileri ile üretilen az miktardaki elektrostatik kuvvetin, bir boyutlu serbestlik derecesi olan sistemlere göre, tarayıcının daha yüksek genlikli hareketi için yeterli olmasıdır. Bu sistem, ayrıca doğrusal hareket (linear) modunda sürülen tarayıcılardaki yapışma (pull-in) problemini ortadan kaldırmak ve burulma (torsion) modunda sürülen tarayıcılardaki kayma hareketine (sliding) bağlı sönümleme etkisini azaltmak için de uygulanabilmektedir.Mekanik bağlaşım katsayısına ve mekanik bağlaşım frekansına ait formüller çözümsel olarak elde edilmiştir. Sistemde yüksek genlikli hareket elde edebilmek için mekanik bağlaşım katsayısı bilgisayar destekli metotlarla da analiz edilmiştir. Burulma ve doğrusal hareket modlarında çalışan tarayıcılar tasarlanmış ve SOI (silicon- on- insulator) mikro-üretim teknikleri ile üretilmiştir. Ayrıca, tasarımlar test edilerek mekanik bağlaşım tekniği deneysel yollarla doğrulanmıştır.Tezin ikinci bölümünde, polimer dalga kılavuzu üretmek için lazer ile maskesiz yazma sistemi geliştirilmiş ve optik yapılar ile mekanik yapılar entegre edilmiştir.