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
Technische Universiteit Delft