這一優(yōu)勢能夠?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)計且在時間與溫度范圍內(nèi)恒定的濾波器響應(yīng)。
通過將一個數(shù)字微鏡器件(DMD)用作一個空間光調(diào)制器,可以克服在光譜分析儀應(yīng)用中采用MEMS時遇到的數(shù)個難題。首先,通過使用一個鋁制MEMS微鏡陣列,進入單點探測器的光被打開和關(guān)閉;而鋁這一材質(zhì)在大范圍的波長范圍內(nèi)光學(xué)有效。第二,數(shù)字MEMS的打開和關(guān)閉狀態(tài)由機械停止和一個互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)單元的鎖存電路控制,從而提供固定電壓微鏡控制。這就確保了這個系統(tǒng)不需要機械掃描和模擬控制環(huán)路,從而簡化了分光鏡系統(tǒng)的校準(zhǔn)。它還使得系統(tǒng)對于溫度、老化或抖動等誤差源具有很強的抑制能力。
DMD的可編程屬性具有很多優(yōu)勢;這些優(yōu)勢能夠在根據(jù)一個可編程濾波器列的可尋址屬性進行架構(gòu)設(shè)計時實現(xiàn)。由于DMD的分辨率通常高于所需要的頻譜,DMD區(qū)域會填充不足,而頻譜會被過度采樣。這就使得波長選擇完全可編程,并且可以在光引擎出現(xiàn)極度機械位移時的情況下,將額外的微鏡用作重新校準(zhǔn)列。
最后,DMD是一個二維的可編程陣列,從而為用戶提供了高度的靈活性。通過選擇不同數(shù)量的列,可以調(diào)節(jié)分辨率和數(shù)據(jù)吞吐量。掃描時間能夠動態(tài)變化,這樣相對于那些不太關(guān)注的波長,對于感興趣的波長可以進行時間更長、更加詳細地檢查,從而更好地使用儀器的處理時間和功能。此外,與固定濾波器器具相比,諸如哈達瑪(Hadamard)圖形應(yīng)用等高級狹縫編碼技術(shù)可實現(xiàn)高度靈活性,并且提高性能。這就在儀器或處理過程中極大地降低了分光鏡功能的實現(xiàn)成本。
總之,一個基于DMD的解決方案實現(xiàn)了一個比當(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