Beam steering using microlens arrays

Abstract

Lazer tarayıcılar, ekran, görüntüleme ve bilgi sistemleri teknolojileri gibi bir çokuygulamaları olan kritik teknolojilerdir. Çoğu lazer tarayıcılar, yansıma, kırılma veya fazdeğişikliği oluşturarak çalışır. Bu çalışmada, mikrolens dizinlerinin (MLD) yatayhareketleriyle çalışan yeni bir lazer tarama sistemi tasarlanmış ve gösterilmiştir. Busistemde ışınlar bir çok mikrolens tarafından kırılarak gezdirilmektedir. Öne sürülmüşsistemin temel avantajları, ufak sistem yapısı ve ufak mekanik hareketlerle yüksek pikselsayısı elde edebilmesidir. MLD ile ışın gezdirilmesi daha önce önerilmiştir, fakat, girişimetkilerinden dolayı kesikli tarama yapılabilmesinden dolayı piksel sayısı sınırlı kalmıştır.Bu tezin temel katkılardan biri, kesikli adresleme sorununa, ön-tarayıcı lens diyeadlandırılan ek hareketli bir lensin eklenmesiyle bulduğu çözümdür.Bu yeni tarama sisteminin, optik tasarımı ve performansının eniyilenmesi için, birmodelleme ve simulasyon metodu geliştirilmiştir. Metod, fiziksel optik simulasyonmetodlarını ve ticari bir ışın simulatörü ZEMAXTM kullanmaktadır. Metod, sistemin hemsapınç (aberration), hem de girişim performanslarını göz önüne alarak, ZEMAX'ineniyileme işlevini kullanarak sistem performansını eniyiler.Ek olarak, %100 dolu (fill-factor) MLD'lerin farklı üretim teknikleri deneysel olarakçalışıldı. Işın tarama sisteminin çalışma tekniği, elektromagnetik etkilerle hareket edenplatformlar kullanılarak düşük hızlarda gösterildi. Eğer MLD'ler mikro-elektro-mekanikhareketli sistemlerle entegre edilirse, yüksek tarama hızları ve bilgi aktarımı elde edilebilir.Önerilen sistem, endoskobik görüntüleme uygulamalarına, taramalı lazer Doppler titreşimölçer cihazlarına ve kızılötesi hedef tespiti/takibi gibi büyük ışın genişliği gereken taramauygulamalarına özellikle uygun görülmektedir.Anahtar Kelimeler: Mikro-optik, ışın tarama, endoskobik görüntüleme, girişim, optiktasarim, Fourier optik, mikrofabrikasyon

Lazer tarayıcılar, ekran, görüntüleme ve bilgi sistemleri teknolojileri gibi bir çokuygulamaları olan kritik teknolojilerdir. Çoğu lazer tarayıcılar, yansıma, kırılma veya fazdeğişikliği oluşturarak çalışır. Bu çalışmada, mikrolens dizinlerinin (MLD) yatayhareketleriyle çalışan yeni bir lazer tarama sistemi tasarlanmış ve gösterilmiştir. Busistemde ışınlar bir çok mikrolens tarafından kırılarak gezdirilmektedir. Öne sürülmüşsistemin temel avantajları, ufak sistem yapısı ve ufak mekanik hareketlerle yüksek pikselsayısı elde edebilmesidir. MLD ile ışın gezdirilmesi daha önce önerilmiştir, fakat, girişimetkilerinden dolayı kesikli tarama yapılabilmesinden dolayı piksel sayısı sınırlı kalmıştır.Bu tezin temel katkılardan biri, kesikli adresleme sorununa, ön-tarayıcı lens diyeadlandırılan ek hareketli bir lensin eklenmesiyle bulduğu çözümdür.Bu yeni tarama sisteminin, optik tasarımı ve performansının eniyilenmesi için, birmodelleme ve simulasyon metodu geliştirilmiştir. Metod, fiziksel optik simulasyonmetodlarını ve ticari bir ışın simulatörü ZEMAXTM kullanmaktadır. Metod, sistemin hemsapınç (aberration), hem de girişim performanslarını göz önüne alarak, ZEMAX?ineniyileme işlevini kullanarak sistem performansını eniyiler.Ek olarak, %100 dolu (fill-factor) MLD?lerin farklı üretim teknikleri deneysel olarakçalışıldı. Işın tarama sisteminin çalışma tekniği, elektromagnetik etkilerle hareket edenplatformlar kullanılarak düşük hızlarda gösterildi. Eğer MLD?ler mikro-elektro-mekanikhareketli sistemlerle entegre edilirse, yüksek tarama hızları ve bilgi aktarımı elde edilebilir.Önerilen sistem, endoskobik görüntüleme uygulamalarına, taramalı lazer Doppler titreşimölçer cihazlarına ve kızılötesi hedef tespiti/takibi gibi büyük ışın genişliği gereken taramauygulamalarına özellikle uygun görülmektedir.Anahtar Kelimeler: Mikro-optik, ışın tarama, endoskobik görüntüleme, girişim, optiktasarim, Fourier optik, mikrofabrikasyon