Summary
Vi presenterer en kompakt refleksjon digital holografisk system (CDHM) for inspeksjon og karakterisering av MEMS enheter. Et objektiv-mindre design ved hjelp av en divergerende innspill bølge gir naturlig geometrisk forstørrelsen er demonstrert. Både statiske og dynamiske studier er presentert.
Introduction
Justervesenet av mikro- og nanoobjekter er av stor betydning for både industri og forskere. Faktisk, miniatyrisering av objekter representerer en ny utfordring for optisk metrologi. Mikroelektromekaniske systemer (MEMS) er generelt definert har miniatyrisert elektromekaniske systemer og omfatter vanligvis komponenter som mikrosensorer, mikro aktuatorer, mikroelektronikk og mikrostrukturer. Det har funnet mange programmer i ulike felt som bioteknologi, medisin, kommunikasjon og sensing en. Nylig har den økende kompleksiteten samt progressiv miniatyrisering av testobjekt inneholder anrop for utvikling av egnede karakteriseringsteknikker for MEMS. Høy gjennomstrømning produksjon av disse komplekse mikrosystemer krever gjennomføring av avanserte inline måleteknikker, for å kvantifisere karakteristiske parametre og relaterte mangler som skyldes prosessbetingelsene 2. For eksempel, er avviket av geometriske parammeterne i et MEMS enhet påvirker systemegenskapene og må karakteriseres. I tillegg krever industrien høy oppløsning måling ytelse, for eksempel full tre dimensjon (3D) metrologi, store fi eld av utsikt, høy bildeoppløsning, og sanntids analyse. Således er det viktig å sikre en pålitelig kvalitetskontroll og inspeksjon prosess. Dessuten kreves det at målesystemet skal være lett implementeres på en produksjonslinje og således forholdsvis kompakt som skal installeres på eksisterende infrastrukturer.
Holografi, som først ble innført av Gabor 3, er en teknikk som tillater utvinning av den fullstendig kvantitativ informasjon av et objekt ved å registrere interferens mellom en referanse og et objekt bølge inn i et lysfølsomt medium. Under denne prosessen er kjent som opptak, er amplituden, fasen og polarisering av et felt som er lagret i mediet. Deretter objektet bølgefeltet kan gjenvinnes ved å sende referansestrålen på megdium, en prosess som kalles optisk avlesning av hologrammet. Siden en konvensjonell detektor bare registrerer intensiteten på bølgen, har holografi vært gjenstand for stor interesse i de siste femti årene siden det gir tilgang til mer informasjon om det elektriske feltet. Men flere aspekter ved konvensjonell holografi gjør det upraktisk for industri applikasjoner. Faktisk fotografiske materialer er dyrt og innspillingsprosessen krever vanligvis en høy grad av stabilitet. Fremskritt i høy oppløsning kamerasensorer som belastet kombinert enheter (CCD) har åpnet en ny tilnærming for digital metrologi. En av disse teknikkene er kjent som digital holografi 4. I digital holografi (DH), er hologrammet registrert på et kamera (opptaksmedium) og numeriske prosesser blir brukt til å rekonstruere den fase og intensitet informasjon. Som med vanlig holografi, kan resultatet oppnås etter to hovedtiltak: Opptak og gjenoppbygging som vist i Figur 1. Men hvis opptaket er lik konvensjonell holografi, er gjenoppbyggingen eneste numerisk 5. Den numeriske gjenoppbyggingsprosessen er vist i figur 2. To fremgangsmåter er involvert i gjenoppbyggingen. For det første er gjenstand bølgefelt hentet fra hologrammet. Hologrammet er multiplisert med en numerisk henvisning bølge for å få objektet bølgefronten i hologramplanet. For det andre er det komplekse bølgefronten gjenstanden tallmessig overført til billedplanet. I vårt system, er dette trinnet utføres ved hjelp av konvolusjon metode 6. Det rekonstruerte feltet erholdte er en kompleks funksjon og således fase og intensitet kan ekstraheres gi kvantitativ informasjon høyde på objektet av interesse. Evnen til hele fi eld lagring av informasjon i holografi metode og bruk av datateknologi for rask databehandling tilby mer fleksibilitet i eksperimentell konfigurasjon og en betydelig økning i hød av den eksperimentelle prosessen, åpne opp nye muligheter for å utvikle DH som en dynamisk måleteknisk verktøy for MEMS og mikrosystemer 7,8.
Bruk av digitale holografi i fase kontrast bildebehandling er nå godt etablert og ble første gang presentert mer enn ti år siden 9. Faktisk undersøkelse av mikroskopiske enheter ved å kombinere digital holografi og mikroskopi har blitt utført i mange studier 10, 11, 12, 13. Flere systemer basert på høy koherens 14 og lav koherens 15 kilder samt ulike typer geometri 13, 16, 17 (i kø, off-aksen, felles vei ...) har blitt presentert. I tillegg, i linje digital holografi har vært brukt tidligere i karakteriseringen av MEMS-innretningen 18, 19. Imidlertid er disse systemer er generelt vanskelig å gjennomføre og plasskrevende, noe som gjør dem uegnet for industriell anvendelse. I denne studien foreslår en kompakt, enkel og objektiv fritt system basert på off axis digital holografi stand for sanntids MEMS inspeksjon og karakterisering. Den kompakte digital Holografisk mikroskop (CDHM) er en linse mindre digital holografisk system utviklet og patentert for å oppnå 3D morfologi av mikro-størrelse speil stedene. I vårt system, en 10 mW, meget stabil, temperaturstyrt diodelaser som opererer ved 638 nm er koplet til en monomodusfiber. Som vist i figur 3, er den divergerende stråle som utgår fra fiberen delt inn i en referanse og en objektstråle av en stråledeler. Referansestrålebanen består av en skråstilt speil for å realisere utenfor aksen geometri. Objektstrålen blir spredt og reflektert av prøven. De to bjelker interferere på CCD gi hologrammet. Det interferensmønster trykt på bildet kalles en romlig bærer og tillater utvinning av den kvantitative faseinformasjonen med bare ett bilde. Den numeriske rekonstruksjon utføres ved hjelp av en felles Fourier transform og convolution algoritme som stated tidligere. Objektivet-less konfigurasjon har flere fordeler som gjør det attraktivt. Som ingen linser brukes, er inngangs strålen en divergerende bølge som gir en naturlig geometrisk forstørrelse og dermed forbedre systemet oppløsning. Dessuten er det gratis avvik som oppstår i vanlige optiske systemer. Som det kan ses på figur 3B, kan systemet gjøres kompakt (55x75x125 mm 3), lav vekt (400 g), og således lett kan integreres i industrielle produksjonslinjer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Innledende Utarbeidelse av måle
Merk: Prøven brukes for forsøket er en MEMS elektrode. De gullelektroder er fremstilt på en silisiumskive ved bruk av lift off prosess. Prøven er en 18 mm x 18 mm skive med periodiske strukturer (elektroder) med 1 mm periode
- Logg inn i loggboken før du bruker systemet.
- Slå på datamaskinen, LASER og oversettelse scenen makt.
- Plasser MEMS elektrode / mikro-membran prøven.
- Plasser MEMS prøven i midten av prøveholderen ved hjelp av en pinsett.
- Juster prøveholder for å plassere elektrodene i strålebanen. Den maksimale måle synsfelt er definert av kamerasensorstørrelse. Det er et rektangel på 2,3 mm x 1,8 mm.
- Ved hjelp av vertikal retning motorisert scenen, flytte systemet approximatively 1,5 cm bort fra prøven.
2. Programvare Innstillinger Justering
- Åpne 3DViewprogramvare. 3DView er in-house program utviklet i C ++.
- Klikk Imaging Source-knappen for å velge riktig kamera for forsøket. Velg monokrom CCD-kamera. Unngå et fargekamera i dette oppsettet siden en monokromatisk diode laser brukes. I tillegg, for samme antall piksler, vil oppløsningen være lavere ved bruk av fargekamera.
- I kategorien Enhetsinnstillinger, velger Y800 (1280 x 960) video format og 15 bilder per sekund video rate.
- Klikk gul play-knappen for å starte kameraet. Et bilde av objektet med trykt linjemønstre (Hologram) skal vises.
- Juster optimale forsterknings- og eksponeringsparametre for å unngå bilde metning hvis nødvendig.
- Bruk av levende videovinduet kameravisning, justere utvalget posisjon til å velge nøyaktig det området for å undersøke om prøven.
- Åpne fanen innstillinger.
- I kategorien konfigurasjon, velg type overflate (reflekterende eller transparent), bølgelengde laser, og pikselstørrelse på kameraet. Laseren er en diodelaser som opererer ved 633 nm. Den pikselstørrelse på kameraet er 4650 nm. Prøven er en speil MEMS elektrode enhet slik reflekterende modus bør velges.
Merk: CDHM konfigurasjon tillater kun reflekterende overflater som skal måles. Imidlertid kan programvaren også benyttes til å måle transparente prøvene når et annet digitalt holografi systemet brukes 13. En endring i denne innstillingen endrer høyden beregningsformelen fra fase. Faktisk, er den optiske baneforskjellen beregning litt forskjellig for transparente prøver som den inneholder gjenstanden brytningsindeks. - Velg Convolution rekonstruksjon algoritme og satt gjenoppbygging avstanden til null. Velge en rekonstruksjon trinn med ett eller to.
Merk: Gjenoppbyggingen avstand parameter kan defineres senere ved å vurdere intensiteten bilde hentet fra hologrammet og bruke autofokus. Rekonstruksjonen trinnet definerer antallfremgangsmåten som brukes for å implementere Fresnel integral og simulere bjelken forplantning. Den første metoden evaluere integralet samtidig som en enkelt Fourier Transform. Et trinn av 2 vil evaluere integralet to ganger. Dette legger mer fleksibilitet i nettet avstanden, men er beregnings mindre effektiv 20. - I kategorien etterbehandling, velger du pakker algoritmen er nødvendig for å få den endelige pakket bildet. Velg kvalitet kartlagt algoritme.
Merk: I programvaren, valget mellom Goldstein og kvalitet Kartlagt algoritme kan gjøres. Den senere har vist robust og rask romlig fase pakker. Kvaliteten kartlagt algoritmen er basert på styrt fase pakker opp, som beskrevet i 21.
- I kategorien konfigurasjon, velg type overflate (reflekterende eller transparent), bølgelengde laser, og pikselstørrelse på kameraet. Laseren er en diodelaser som opererer ved 633 nm. Den pikselstørrelse på kameraet er 4650 nm. Prøven er en speil MEMS elektrode enhet slik reflekterende modus bør velges.
3. Data Acquisition
- Trykk på Fourier transform-ikonet for å åpne spekteret vinduet Fourier. En 0 orden og to 1, -1 bestillinger skal vises. Hvis dette ikke er tilfelle, må du kontrollere at prøven er i riktig posisjon, og justerer få end eksponeringstid igjen.
- Stopp live målingsmodus. Velg ett av diffracted ordre (positiv eller negativ frekvens) ved hjelp av filterverktøyet. Det valgte området bør være stort nok til at alle frekvenser som er nødvendig for fase gjenfinning er til stede. Slå på live modus igjen.
Merk: Valget av den negative bestilling vil bare påvirke tegnet av fase i det endelige resultatet, dvs. at det endelige 3D-bildet snus. - Åpne fase vinduet. Sjekk at pakket modusen ikke er aktivert. Gray fase bilde av objektet trykt med innpakket frynser skal vises.
- Utnytte den motoriserte vertikale trinnet for å redusere antallet frynser i fasebildet. Når bare 1 eller 2 frynser er igjen på bildet, stoppe den motoriserte scenen.
Merk: Systemet er basert på interferometri. Det er således følsom for vibrasjoner. Etter å ha flyttet z-retningen motorisert stadium, bør brukeren vente en eller to sek før innpakket fase bildet vises again. Det er også viktig for å unngå vibrasjoner i løpet av målingen for å få en stabil fase bilde. - Klikk på autofokus 22-knappen for å finne den beste gjenoppbygging avstand. Man må kanskje bruke autofokus flere ganger for å nærme seg den optimale oppbyggingen avstand til intensiteten bildet vises skarpt og klart. Autofokus er basert på en effektiv og tidsbesparende vinkelspektrum fremgangsmåte som beskrevet i 22.
Merk: Fokuset glidebryteren kan brukes til finjustering. Deretter klikker du på det midtre fokusknappen for å ta dagens rekonstruksjon avstand. Det ser noen ganger som best fokus ikke er funnet med autofokus alternativet. I dette tilfellet, for å legge inn rekonstruksjon avstand finne den beste fokus. - Aktiver pakket modus for å se pakket fasen bildet ved å klikke på opppakkingen knappen.
4. Data Visualisering og analyse for statisk måling
- Åpne 3D bildevinduet for å se det endelige 3Dbilde av prøven. Bruk tilgjengelige alternativene for å observere det endelige resultatet (rotere, fargekart, stilt visning ...).
- Klikk på knappen fliser vinduer for å ordne vinduene som ikke-overlappende og viser alle målingene vinduer.
- Bruk linjen linjal for å tegne en linje på et område av interesse på pakket fase bildet. I plottet linje i vinduet, kan en tverrsnittsprofil tomt på området av interesse holdes. Bruk to grønne linjemerker for å trekke ut en omtrentlig høyde på gjenstanden (figur 5).
Overflateruhet kan også oppnås på den flate øvre del av prøven. - Lagre den siste fasen bilde i JPEG-format for å importere den til annen programvare hvis nødvendig.
5. Fremstilling av prøve og dataanalyse for dynamisk måling
- Plasser mikro membranen på en varmestasjon plate. Prøven vil ikke bli fjernet fra platen før forsøket avsluttes.
- Spill et hologram av micro membran ved omgivelsestemperatur ved å følge fremgangsmåten beskrevet ovenfor i avsnitt 2 og 3. Det vil bli brukt som en referanse for deformasjonen analyse.
- Redd fase data på datamaskinen.
- Slå på laboratoriet varmeplaten.
- Ved hjelp av temperaturknappen, varierer temperaturen i trinn på 50 ° C fra 50 ° C til 300 ° C. For hver temperatur trinn, lagre den fasen kartbildet i JPEG-format.
- Trekk fra den initielle omgivelsestemperatur fase kart fra den andre fase kartet tatt opp for å oppnå de deformasjoner dataene.
Merk: Dette innlegget behandlingstrinnet kan realiseres med enkle MATLAB kode. De forskjellige fasene som oppnås er lastet inn i MATLAB og enkel matrise subtraksjon utføres. Deretter kan oppnås tverrsnitts plott av de forskjellige deformasjoner stadier.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Protokollen er beskrevet ovenfor ble utformet for å inspisere og karakter MEMS og Micro enheter ved hjelp CDHM system. I vårt system, er en monomodusfiber er koplet til en diode-laser som opererer ved en bølgelengde 633 nm. På grunn av den divergerende stråle konfigurasjon, er det viktig å passe objektstrålen og referansestrålen banen for å oppnå et hologram som kan bli rekonstruert. Dette oppnås ved forsiktig vertikal plassering av prøven i forhold til systemet. I den beregnede innpakket fase bilde, blir antallet frynser redusert til et minimum ved å endre systemet høydeposisjon. Det sikrer at de optiske banene er avstemt. Figur 4 viser resultatet oppnådd fra en måling ved hjelp av CDHM etter riktig aksial posisjonering av prøven. Dataene ble oppnådd i sanntid fra et enkelt bilde. I dette forsøk er en USAF mål består i gittermønster i forskjellige høyder og perioder valgt som et eksempel.Som forklart ovenfor, er kartet fasen (figur 4A) ekstrahert fra enkeltbilde hologram. En linje plott av et bestemt mønster, er vist i figur 4A. Den gule linje (figur 4A) representerer tverrsnittet sted på prøven. To grønne markør linjer blir brukt til å beregne den absolutte verdien av prøven høyde. For å bekrefte resultatene fra det digitale holografiske systemet, blir en atommikroskop (AFM) undersøkelse av prøven utføres. Et tverrsnitt av det samme område prøven er vist i figur 4B. For den samme struktur, er en høydeforskjell på 2,1 nm funnet mellom AFM og CDHM målingen. Således sammenligning mellom de to metodene demonstrerer evnen til CDHM.
Å spesifikt karakterisere en MEMS-enhet, er 3D statisk etterforskningen av en MEMS elektrode utført. Anordningen er laget av silisium med gullelektroder patterned ved hjelp av en lift off prosess. Vanligvis er silisium basert MEMS fabrikkert ved hjelp av følsomme metoder som etsing eller løft av prosessen. I begge tilfeller, evnen til å måle endringen av prøven morfologi i løpet av fabrikasjonsprosessen er av stor betydning. Figur 5 viser måleresultatet for denne prøven. Full 3D-morfologien til prøven kan observeres. Et tverrsnitt linje (figur 5A) plottet viser dybdekartet som kan brukes for inspeksjon. Dybden av kanalen er funnet å være 632 nm og den sideveis avstand mellom elektrodene er også anordnet ved den CDH viser at det er i stand til å tilveiebringe en fullstendig kvantitativ 3D-analyse av prøven. Et tomt i den andre dimensjon (figur 5B) oppviser den overflateruheten av elektroden som beviser at CDHM er også egnet for ruhet målinger.
Statiske anvendelser i MEMS karakterisering er av great verdi, men mest interessante prosesser krever dynamisk inspeksjon. Ved å velge egnede registreringsmetoder, er det CDHM systemet i stand til inspeksjon og karakterisering mikro-enheter for både statiske og dynamiske situasjoner. Figur 6 viser en serie av 3D-data av en mikro diafragma oppnådd ved forskjellige temperaturer. Membranen ble fabrikkert ved å binde en tynn plate på en SOI (silicon på isolator) wafer prøven. Prøven anbringes på en varmeplate. For å måle den termiske deformasjon, blir temperaturen variert i 50 ° C trinn som starter fra 50 ° C og inntil 300 ° C. Den numeriske rekonstruksjon av hologrammer utføres for hver temperatur. Hologrammet og fase ved omgivende temperatur har blitt registrert tidligere. Den blir brukt som en referansefase. Subtraksjonen av det deformerte tilstand (mengde) og referansetilstand (omgivelsestemperatur) gir deformasjon kartene. Således en full feltanalyse av den termiske deformasjon av d iaphragm oppnås. Figur 6G belyser deformasjon for de forskjellige temperaturer. I dette tilfellet er linjen plott viser at målingen vise betydelig ujevnhet i forhold til resultatene oppnådd under statiske målinger.
Figur 1. Digital holografi opptak og gjenoppbygging ordningen. Denne figuren viser detalj av to trinn prosessen for å oppnå tredimensjonalt bilde av et objekt. En tegneserie av innspillingsprosessen og resulterende hologram vises. Fra hologrammet, amplitude og fase (modulo 2π) av gjenstanden er trukket ut. Fasen blir pakket inn, for å fjerne den 2π tvetydighet. 3D-rekonstruksjon utføres deretter. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2. Detaljert ordningen med gjenoppbyggingen. Denne figuren viser en skjematisk av gjenoppbyggingen ordningen. Den digitale hologrammet blir registrert og Fast Fourier Transform (FFT) av bildet blir utført. Når du har valgt nyttig informasjon i spekteret, blir bildet Fourier forvandlet tilbake. Da numerisk generasjon av referansestrålen og forplantning av hologrammet er simulert for å hente fase og amplitude av objektet uavhengig. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3. Skjematisk av CDHM oppsett. Denne figuren viser en skjematisk fremstilling av CDHM oppsett (
Figur 4. Sammenligning mellom CDHM og Atomic Force Microscope (AFM) høyde angitt et amerikansk luftforsvaret mål. Denne figuren viser linjen plott fra et amerikansk luftforsvaret target mikrostrukturen oppnås ved hjelp av CDHM (A) og en Atomic Force Microscope (AFM ) (B). klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5. 3D profil og linjeplott av en MEMS el hjelp av elektrode enheter. måleresultatene fra en silisium MEMS elektrode enheten ved hjelp av CDHM. Linje tomt med grønne markører som brukes til å beregne dybden av prøven ved et bestemt tverrsnitt i x-retningen (A) og y-retningen (B) og hele feltet bilde som viser 3D resultat (C). Klikk her for å se et større versjon av denne figuren.
Figur 6. Deformasjon studie av en mikro membran i henhold til termisk belastning. Bildene viser 3D deformasjon bilder av en mikromembran under varierende termisk belastning (AF) og linjeplott som viser utviklingen av deformasjonen ved et bestemt tverrsnitt (G).t = "_ blank"> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I denne gjennomgangen gir vi en protokoll for å nøyaktig gjenopprette den kvantitative morfologi forskjellige MEMS enheter ved hjelp av et kompakt system avhengig av digital holografi. MEMS karakterisering i både statisk og dynamisk modus er demonstrert. Kvantitative 3D-data av en mikrokanal MEMS oppnås. For å bekrefte nøyaktigheten av systemet, er resultatene er sammenlignet mellom CDHM og AFM. God avtalen er funnet noe som betyr at digital holografi kan være en pålitelig teknikk for 3D bildebehandling. Resultatene tyder på at systemet er i stand til 10 nm dybdeoppløsning. Videre er de oppnådde resultater på mikrokanalen viser at systemet kan brukes i MEMS karakterisering som morfologien til prøven kan styres i løpet av MEMS fremstillingsprosessen. I tillegg er det oppnådd ved anvendelse av CDHM forstørrelse samsvarer med det som skal brukes til MEMS størrelse (4.2X). Systemet er også i stand til full feltmåling. Dette er en betydelig ressurs når comPare til teknikker som vanligvis brukes for MEMS inspeksjon som konfokalmikroskopi, som krever lang skanning måling. I tillegg kan den laterale oppløsning av systemet være lett å forbedre ved å endre den røde diodelaseren til en UV-laser. Til slutt, den høye følsomheten til systemet muliggjør ruhet målinger.
Dynamisk måling på mikro membran avslører at CDHM er et hensiktsmessig verktøy for å observere deformasjon i MEMS-enheter når termisk eller elektrisk lasting er brukt. Ved hjelp av en dobbel eksponering metode for å bygge kartet deformasjon, blir dynamisk deformasjon studium av en mikromembran utført. Man kan se at membranen form kan observeres nøye i sanntid. Dette resultatet er mulig fordi 3D morfologi er beregnet ved hjelp av kun ett bilde. Men annerledes enn det som ble observert under statiske målinger, dynamisk måling ved hjelp av termisk belastning viser et unormalt grov profil. Faktisk kan man vurdere linjeplott sheie i figur 6G som grov i forhold til de statiske måleresultatene. Ettersom systemet kan løse struktur så liten som 10 nm, blir ruheten ikke ser ut til å komme fra objektet. En mulig forklaring kan være at den varme som genereres av oppvarmingstrinnet perturbs interferenser mellom de to bølger og påvirker gjenstanden bølge bølgefronten. I tillegg er det dynamiske studier blitt utført ved hjelp av CDHM på MEMS ved hjelp av elektriske belastning 12, og denne ruheten ikke ser ut til å vises.
Protokollen inneholder flere kritiske trinn, slik som det eksempel vertikal posisjonering, valget av rekonstruksjonen avstand, gjenoppbygging fremgangsmåte, et vibrasjonsfritt miljø og kvaliteten av frynser på CCD. For å sikre en trygg og stabil resultat, bør alle disse trinnene utføres nøye. For eksempel, må gjenstanden strålingsbanen for å være den samme som referanse en, for eksempel, er kritisk prøven avstand til systemetfor å få klare linjemønstre på CCD. Videre bør den numeriske oppbyggingen avstanden være godt justert for å sikre at hologrammet rekonstrueres i bildeplanet. Til slutt vil en prøve med skarp struktur høyere enn halvparten av bølgelengden til laseren føre upålitelig fase resultat. Faktisk kan en fase hoppe vises på grunn av fase pakker opp feil.
Disse resultater illustrerer evnen til CDHM å utføre 3D-dybde kvantitative målinger av MEMS anordninger. Faktisk, for reflekterende overflate som påtreffes i MEMS og mikroelektronikk-industrien, er det CDHM et bærbart system som kan brukes for in situ prosessmålinger, så vel som å karakterisere og kontroll av mikro enheter. En valideringsstudie viser at resultatene oppnådd av systemet er svært pålitelig. Den CDHM dekker et større skanneområde og sanntids målinger kan utføres. Det er en stor fordel i forhold til andre teknikker som AFM eller confocal microseksemplar som krever tidkrevende skanning. I tillegg til de resultatene som presenteres, kan systemet gi verdifull informasjon for andre MEMS prosesser. For eksempel, den har en bevist evne i å måle svært raske prosesser ved hjelp av tid gjennomsnitts og intensitet bilder å observere resonansmodi i MEMS enheter 11. Fremtidig arbeid vil konsentrere seg om bildebehandling i sanntid nedbøyning endring av MEMS cantilever henhold elektriske belastningen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2 MP Camera | Imaging Source | DMX 41BU02 | used to record the hologram. 4.65 microns pixel size |
| Motorized X,Y,Z Translation Stage | Zaber Technology | TLS28-M | Holder for the system |
| Beam splitter | Edmund optics | 49-003 | Cube Beam splitter. Separate and recombine the object and reference beam |
| Laser | Micro Laser Systems, Inc. | SRT-F635S-20/OSYS | Diode laser |
| Mirror | Edmund Optics | #43-412-566 | 1" Dia. Protected Gold, λ/20 Flat Zerodur |
| monomode Fiber | Thorlabs | S405-XP | Single Mode Optical Fiber, 400 - 680 nm, Ø 125 µm Cladding |
| Sample holder | Edmund Optics | #39-930 | Ideal Positioning Platform, ±35 mm Travel in Both X and Y |
| Hotplate | Thermolyne Mirak hotplate | Barnstead International HP72935-60 | temperature range 40-370 °C |
| Holoscope Software | d'Optron Pte Ltd | software developed by the NTU researchers |
References
- Maluf, N. An introduction to Microelectromechanical Systems. , Artech House. Boston. (2002).
- Novak, E.
- Gabor, D.
- Schnars, U., Jüptner, W. Direct recording of holograms by a CCD target and numerical reconstruction. Appl. Opt. 33 (2), 179-181 (1994).
- Schnars, U., Jüptner, W. Digital recording and numerical reconstruction of holograms. Meas. Sci. Technol. 13 (9), 85-101 (2002).
- Pedrini, G., Schedin, S., Tiziani, H. Lensless digital holographic interferometry for the measurement of large objects. Opt. Commun. 171 (1-3), 29-36 (1999).
- Dubois, F., Joannes, L., Legros, J. C. Improved three-dimensional imaging with a digital holography microscope with a source of partial spatial coherence. Appl. Opt. 38 (34), 7085-7094 (1999).
- Lei, X., Xiaoyuan, P., Jianmin, M., Asundi, A. K. Studies of digital microscopic holography with applications to microstructure testing. Appl. Opt. 40 (28), 5046-5051 (2001).
- Cuche, E., Bevilacqua, F., Depeursinge, C. Digital holography for quantitative phase-contrast imaging. Opt. Lett. 24 (5), 291-293 (1999).
- Qu, W., Yu, Y., Chee Oi, C., Raj Singh, V., Asundi, A. Quasi-physical phase compensation in digital holographic microscopy. J. Opt. Soc. Am. 26 (9), 2005-2011 (2009).
- Schedin, S., Pedrini, G., Tiziani, H. J., Santoyo, F. M. Simultaneous three-dimensional dynamic deformation measurements with pulsed digital holography. Appl. Opt. 38 (34), 7056-7062 (1999).
- Lei, X., Xiaoyuan, P., Jianmin, M., Asundi, A. K. Development and validation of digital microholo interferometric system for micromechanical testing. Proc. SPIE. 4778, 11-20 (2002).
- Qu, W., Bhattacharya, K., Choo, C. O., Yu, Y., Asundi, A. Transmission digital holographic microscopy based on a beam-splitter cube interferometer. Appl. Opt. 48 (15), 2778-2783 (2009).
- Potcoava, M. C., Kim, M. K. Fingerprint biometry applications of digital holography and low-coherence interferography. Appl. Opt. 48 (34), 9-15 (2009).
- Kolman, P., Chmelìk, R.
- Lee, M., Yaglidere, O., Ozcan, A. Field-portable reflection and transmission microscopy based on lensless holography. Biomed. Opt. Express. 2 (9), 2721-2730 (2011).
- Mico, V., Zalevsky, Z., Garcìa, J. Common-path phase-shifting digital holographic microscopy: a way to quantitative phase imaging and superresolution. Opt. Commun. 281 (17), 4273-4281 (2008).
- Singh, V. R., Miao, J., Wang, Z., Hedge, G. M., Asundi, A. Dynamic characterization of MEMS diaphragm using time averaged in-line digital holography. Opt. Commun. 280 (2), 285-290 (2007).
- Singh, V. R., Anderi, A., Gorecki, C., Nieradko, L., Asundi, A. Characterization of MEMS cantilevers lensless digital holographic microscope. Proc. SPIE. 6995, 69950F-1 (2008).
- Schmidt, J. D. Numerical Simulation of Optical Wave Propagation with Examples in MATLAB. SPIE PRESS BOOK. , (2010).
- Zhao, M., Huang, L., Zhang, Q. C., Su, X. Y., Asundi, A., Qian, K. M. Quality-guided phase unwrapping technique: comparison of quality maps and guiding strategies. Appl. Opt. 50 (33), 6214-6224 (2011).
- Wang, Z., Qu, W., Yang, F., Wen, Y., Asundi, A. A new autofocus method based on angular spectrum method in digital holography. Proc. SPIE. 9449, 2-7 (2015).
