Technische Universiteit Delft

Golffrontsensor
4 november 2002 | 10.30 uur
hr D.W. de Lima Monteiro | M.Sc. physics, U. Federal do Espirito Santo, Brazilië
promotoren | Prof.dr. P.J. French en prof.dr.ir. A.J.P. Teeuwissen (beiden fac ITS)
toeg.prom. | Dr. G. Vdovin (UHD-fac ITS)

CMOS- based integrated wavefront sensor.
Dit proefschrift behandelt het ontwerp, de implementatie en prestatie van een geïntegreerde Hartmann-Shack golffrontsensor die geschikt is voor real-time werking en compatibel is met een standaardtechnologie. Een golffrontsensor kan gebruikt worden voor het detecteren van vervormingen in het profiel van een lichtbundel of een optische component. Met zo'n sensor kan men bijvoorbeeld de vervorming van een ooglens schatten of die van een lichtbundel die zich door een turbulente atmosfeer heeft voortgeplant. Daarnaast kan de sensor worden gekoppeld met een vervormbare spiegel op een zodanige manier dat dit systeem de vervorming van een laserbundel kan compenseren. Dit soort adaptieve systemen vinden steeds meer toepassing in de sterrenkunde, de industrie en onlangs in de geneeskunde.
Wij stellen de implementatie van een Hartmann golffrontsensor voor die gebruik maakt van een matrix van geïntegreerde positie-gevoelige detectoren die compatibel zijn met standaard "Complementary Metal-Oxide-Semiconductor technologie" (CMOS). Een golffront wordt gesampled in een aantal lichtpunten, wiens verplaatsingen proportioneel zijn aan de lokale hoeken van het golffront. Het idee is om één positie-gevoelige detector te hebben voor elk gesampled punt, zodat er directe informatie over de middelpuntspositie beschikbaar is. Door deze benadering is de sensor sneller dan een conventionele afbeelder, omdat de beeldverwerkingsstap kan worden overgeslagen.
De ontwikkelde golffrontsensor bleek aan alle in het begin voorgestelde eisen te voldoen: hij kan real-time functioneren, is compact, eenvoudig en compatibel met standaardtechnologie. Voor de prestaties voor elke specifieke applicatie zijn er andere eisen. De sensor in zijn huidige vorm, die gebruikt moet worden met lichtbronnen in het zichtbare spectrum, zal goede prestaties leveren voor applicaties waar voldoende licht aanwezig is (> 0.5-mW lichtbundels) en waar lagere-orde golffront vervormingen worden verwacht (
Voor verder lezen:

* High-accuracy CMOS smart temperature sensors by Anton and Johan Huijsing, 2000

* Mechanical microsensors by M. Elwenspoek and R. Wiegerink, 2001
* Encapsulated micromachined resonant force sensor by Martin Haueis, 2001

* Inegration und optoelektronischer Sensoren in
Standard-CMOS-Prozessen von Ingo Martiny, 1999