經(jīng)過幾十年的快速開發(fā)，微機電系統(tǒng)（MEMS）鏡子正在進入新的應用領域。

圖1，通過1D反射鏡（沿單軸；a）和2D反射鏡（沿雙軸；b）移動光束。

微機電系統(tǒng)（MEMS）反射鏡的基本功能是在曝光時偏轉和移動聚焦光束。光束可以沿單軸（一維反射鏡）或雙軸（二維反射鏡）移動。（見圖1）這種接收和偏轉聚焦光束的簡單操作是掃描技術的核心，該技術正在眾多應用中不斷發(fā)展，這在不久之前還是無法想象的。

三種制造MEMS反射鏡的競爭設計方法

制造MEMS鏡子的技術在過去十年中已經(jīng)成熟，主要有三種相互競爭的設計技術，這些技術根據(jù)用于移動鏡子的驅動原理進行分類。它們是：靜電驅動、電磁驅動和壓電驅動。這三種技術都有利有弊。

這三種技術都使用硅作為核心材料來制造MEMS反射鏡，盡管其中一些需要額外的材料來使反射鏡移動。例如，在電磁驅動的情況下，需要磁鐵。在壓電驅動的情況下，需要鋯鈦酸鉛（PZT）薄膜?？蛻粼谶x擇MEMS反射鏡之前，需要考慮給定應用的關鍵性能參數(shù)。

MEMS 反射鏡尺寸的選擇取決于目標應用。對 MEMS 反射鏡制造商網(wǎng)站的調查顯示，目前 MEMS 反射鏡的直徑范圍為 0.5 毫米至 10 毫米。大多數(shù)反射鏡為圓形，而有些為橢圓形。

新型應用

MEMS 反射鏡主要應用于電信中的光學開關、光學投影儀以及生物醫(yī)學光學相干斷層掃描 (OCT) 等專業(yè)應用。然而，隨著新應用的不斷涌現(xiàn)，這種情況正在發(fā)生變化。

MEMS反射鏡移動光的能力被巧妙地用于創(chuàng)建兩組基本產(chǎn)品，這兩組產(chǎn)品正在推動大多數(shù)新應用。這兩組產(chǎn)品是：用于動畫視覺信息和視頻投影的激光投影儀，以及用于三維（3D）感知傳感的LiDAR。

激光投影儀將移動的光轉換為更高級別的信息，用于實際用途，如標志、圖形和視頻。信息本身可以以矢量圖形激光投影（VGLP）模式或光柵模式呈現(xiàn)，而MEMS鏡的使用對于這兩種模式都至關重要?；贛EMS鏡的VGLP（MEMS VGLP）目前正受到關注，因為它能夠在室外日光條件下產(chǎn)生高對比度的圖像，從而為許多新應用開辟了道路。

激光雷達產(chǎn)品目前使用多種技術。其中一種解決方案是MEMS激光雷達，它將掃描和移動光轉換為關于周圍環(huán)境的3D信息，可用于不同的應用。在MEMS激光雷達中使用MEMS反射鏡進行掃描，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的小型化、低功耗、性能改進和成本降低。

除此之外，MEMS鏡掃描技術與其它技術的融合可以帶來具有其他不可能功能的新產(chǎn)品。一個很好的例子是MEMS鏡掃描儀與相機的融合，這導致了3D計量產(chǎn)品的創(chuàng)建，該產(chǎn)品正被迅速應用于精密制造。這組產(chǎn)品提供了小型化、快速測量，具有幾微米的高分辨率和低成本。

汽車應用

在過去幾十年中，微電子技術的發(fā)展與許多傳感器的結合，使得汽車行業(yè)大規(guī)模采用半導體器件。如今，一輛汽車大約有1500個半導體器件，所有這些器件協(xié)同工作以提高汽車性能或安全性。安全已成為新的口號，在被稱為高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）的范圍內(nèi)，許多新功能被用于汽車。許多已經(jīng)成為標準功能，并且是使用基于MEMS-mirror系統(tǒng)的肥沃土壤。關鍵應用包括：

自動緊急制動（AEB）—使用MEMS LiDAR

行人探測（PD）——使用MEMS LiDAR

機器人出租車作為自動駕駛服務——使用MEMS激光雷達

動態(tài)激光大燈 (DLH)—使用基于 MEMS 的白光投影儀

禮貌燈——使用MEMS VGLP

非汽車應用

非汽車市場中的MEMS鏡子、MEMS VGLP和MEMS LiDAR的機會也很多（在我們的分類中，非汽車市場包括工業(yè)、電信、商業(yè)、消費和醫(yī)療細分市場）。關鍵應用包括：

擴展/增強/虛擬現(xiàn)實（XR/AR/VR）—MEMS 鏡子

生物醫(yī)學/光學相干斷層掃描（OCT）—MEMS 反射鏡

電信/自由空間光通信（FSOC）——MEMS 反射鏡

精密制造和3D計量——MEMS反射鏡

光學開關——MEMS 反射鏡

智慧城市——MEMS激光雷達和MEMS VGLP

機器人技術——MEMS激光雷達和MEMS VGLP

交通/鐵路/公共汽車——MEMS LiDAR和MEMS VGLP

假日照明——MEMS VGLP

MEMS鏡雪崩式增長

MEMS 反射鏡的預期數(shù)量的爆發(fā)來自許多使用多個基于 MEMS 反射鏡的系統(tǒng)或具有多個 MEMS 反射鏡的系統(tǒng)解決方案的應用。在某些應用中，可能需要多達10個MEMS反射鏡。這導致未來將需要大量MEMS反射鏡。

正如新技術經(jīng)常出現(xiàn)的情況一樣，發(fā)現(xiàn)其他不可預見的應用的可能性很高。我們相信，繼壓力傳感器、加速度計和麥克風等成熟MEMS技術之后，MEMS技術的下一波浪潮將是MEMS鏡子。我們預計，在未來10年內(nèi)，它們的出貨量將達到每年10億臺。

按細分市場計算。汽車應用是最大的設備量，其中 ADAS 中的 MEMS LiDAR 與 Robotaxi、動態(tài)激光頭燈和抬頭顯示器將占據(jù) 20% 以上的市場份額。僅汽車應用就將達到數(shù)億臺。

在非汽車領域，XR/AR/VR，結合智慧城市和安全應用，將成為MEMS鏡頭的領先應用。盡管如此，許多其他應用將達到數(shù)百萬臺，這將使MEMS鏡頭的年產(chǎn)量達到10億臺。

作者：Lj. Ristic是Mirrorcle Technologies（加州里士滿）的業(yè)務發(fā)展和戰(zhàn)略主管。

審核編輯：黃飛

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