【摘 要】
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MEMS扫描镜作为MEMS激光雷达系统的核心部件,是一种获取空间物体三维信息的微执行器。近年来,随着智能化汽车的快速发展,MEMS激光雷达逐渐成为智能驾驶汽车的核心传感器之一,并得到了广泛的关注和研究。车载激光雷达的应用环境对MEMS扫描镜提出了以下要求:要求具有较大尺寸的反射面积;要求在较高频率下运动（k Hz量级）;要求具有较大的偏转角度。这些要求成为高精度和高分辨率MEMS扫描镜发展过程中亟
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MEMS扫描镜作为MEMS激光雷达系统的核心部件,是一种获取空间物体三维信息的微执行器。近年来,随着智能化汽车的快速发展,MEMS激光雷达逐渐成为智能驾驶汽车的核心传感器之一,并得到了广泛的关注和研究。车载激光雷达的应用环境对MEMS扫描镜提出了以下要求:要求具有较大尺寸的反射面积;要求在较高频率下运动（k Hz量级）;要求具有较大的偏转角度。这些要求成为高精度和高分辨率MEMS扫描镜发展过程中亟需解决的问题。为了满足车载激光雷达的要求,提高扫描镜的谐振频率和偏转角度,本文设计了一种基于静电排斥力原理的双层梳齿驱动MEMS扫描镜,该扫描镜整体结构由硅基底层、扫描镜结构层和玻璃盖帽层真空封装而成。扫描镜结构层由驱动器、S型扭转梁和镜体组成,驱动器采用双层梳齿结构。通过SOLIDWORKS软件对扫描镜结构层进行建模,利用MAXWELL、ANSYS和COMSOL仿真软件对设计的MEMS扫描镜模型的灵敏度和可靠性进行仿真分析与验证,结果表明:双层梳齿驱动下的MEMS扫描镜可以有效地增大偏转角度,在110 V的驱动电压下,可以实现最大扭转角度±13.46°;扫描镜的工作谐振频率为1.79 k Hz,远大于其他高阶模态的谐振频率,有效地抑制了其他非工作模态的交叉干扰运动,具有良好的工作带宽?基于建模仿真结果,本文利用L-edit软件完成了双层梳齿驱动MEMS扫描镜的掩膜版版图设计,在其基础上,采用微加工工艺设计了一套适用于该MEMS扫描镜的制备工艺流程。采用刻蚀技术获得梳齿、扭转梁、框架以及镜体结构,通过释放技术实现梳齿的垂直交错结构和硅-玻键合技术完成整体结构的真空封装,利用磁控溅射技术沉积Al金属电极和ITO透明薄膜电极。双层梳齿驱动MEMS扫描镜的掩膜版版图和制备工艺流程的设计为后期扫描镜的制造奠定了基础。
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