1.本发明涉及mems半导体领域，具体为基于激光制导的微光机电系统。
背景技术：
2.微机电系统，源于微电子加工技术，是融合了微机械制造、传感、致动及微控制于一体的系统，属于多学科交叉的高科技领域，因此成为微型的电子系统和微型机械系统复合到纳米，甚至是微米量级的尺寸刻度里面，从根本上打破了一直以来人们制造器件设备的宏观壁垒，为很多问题的解决提供了新的方法与研究思路，并已经在相当多的领域里发挥了极其重要的作用。
3.制导弹药系统由导引系统、飞控算法、压电驱动结构三部分构成。其工作原理可以概括为：导引系统接收带有目标位置信息的反射光信号，由飞控算法控制压电驱动结构发生相应的形变进而改变弹药的运动轨迹，从而实现制导的目的。
4.尽管半主动激光制导模式允许选用体型更小的探测器，但相对于子弹口径来说仍显得过大。此外，智能弹药日新月异的发展迫切需要微型导引头，以提高战斗部质量、优化全弹总体设计布局。
技术实现要素：
5.针对现有技术的不足，本发明提供了基于激光制导的微光机电系统，能够在一块芯片上解决光学感知、光电转换、信号处理等多项功能，进而实现对光谱、偏振和光空间属性的操作和控制，而且具有微小性和精准性特征，这将使其在激光制导中发挥独特的优势。除了能显著提高系统性能，亦能大幅降低成本。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于激光制导的微光机电系统，包括四通道运算放大器、凸透镜和四象限光电传感器，所述凸透镜安装在四通道运算放大器的中部一侧，所述四象限光电传感器安装在四通道运算放大器的中部另一侧，所述凸透镜和四象限光电传感器之间设有供光线传播的通道，所述四通道运算放大器、凸透镜和四象限光电传感器采用刻蚀或光刻工艺完成一体化集成，共同组成moems芯片。
7.优选的，所述凸透镜的直径设为4mm，焦距设为5mm，倍率设为50，透光率设为99％。
8.优选的，所述凸透镜的视场角设为12
°
，入射光在6-18
°
范围内时成像焦点能覆盖四象限光电传感器的像元范围。
9.优选的，所述四象限光电传感器的像元尺寸设为φ1.0mm，灵敏度大于0.4a/w。
10.优选的，所述moems芯片尺寸小于φ18*8mm。
11.工作原理：接收1064nm激光信号，经凸透镜聚焦后投射在四象限光电传感器上，经光电转换为四路相应电流信号并将电流信号放大为电压信号后输出，输出信号为对应传感器像元的模拟量电压信号。
12.本发明提供了基于激光制导的微光机电系统。具备以下有益效果：
13.1、本发明能够在一块芯片上解决光学感知、光电转换、信号处理等多项功能，进而
实现对光谱、偏振和光空间属性的操作和控制，而且具有微小性和精准性特征，这将使其在激光制导中发挥独特的优势。除了能显著提高系统性能，亦能大幅降低成本。
14.2、本发明可以采用微电子和微机械加工技术将所有零件、电路和系统在整体考虑下几乎同时制造，零件和系统紧密结合在一起，使用刻蚀、光刻等制造工艺，无须组装和调整，因此具有体积小，重量轻、能耗低、惯性小、可靠性高、谐振频率高、响应时间短的优点，实现了激光制导器件的微型化，提升了性能。
附图说明
15.图1为本发明的整体结构示意图；
16.图2为本发明中凸透镜的侧视图；
17.图3为本发明中四象限光电传感器的组件示意图；
18.图4为本发明中目标在四象限光电探测器上成像示意图。
19.其中，1、四通道运算放大器；2、凸透镜；3、四象限光电传感器。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.实施例：
22.请参阅附图1-附图4，本发明实施例提供基于激光制导的微光机电系统，包括四通道运算放大器1、凸透镜2和四象限光电传感器3，凸透镜2安装在四通道运算放大器1的中部一侧，四通道运算放大器1采用轨道轨输入/输出、低失调电压、低功耗运算放大器，四象限光电传感器3安装在四通道运算放大器1的中部另一侧，凸透镜2和四象限光电传感器3之间设有供光线传播的通道，四通道运算放大器1、凸透镜2和四象限光电传感器3采用刻蚀或光刻工艺完成一体化集成，共同组成moems芯片。
23.本实施例中，凸透镜2的直径设为4mm，焦距设为5mm，倍率设为50，透光率设为99％，凸透镜2的视场角设为12
°
，入射光在6-18
°
范围内时成像焦点能覆盖四象限光电传感器3的像元范围，四象限光电传感器3的像元尺寸设为φ1.0mm，灵敏度大于0.4a/w，moems芯片尺寸小于φ18*8mm。
24.凸透镜2为宽带增透膜透镜，还可由超构表面透镜替代，四象限光电传感器3可由铟镓砷短波红外探测器替代。
25.请参阅图3-图4，四象限光电探测器3由四个pin光电探测器构成，每个探测器一个象限，目标光信号经光学系统后在四个象限上的光电探测器上成像，一般将所有光电探测器置于光学系统焦平面上或稍离开焦平面，当目标成像不在光轴上时，四个象限上探测器输出的光电信号幅度不相同，比较四个光电信号的幅度大小就可以知道目标成像在哪个象限上，若在四象限光电传感器4前面加上光学调制盘，则还可以求出像点偏离四象限光电传感器4中心的距离或θ角。
26.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：
1.基于激光制导的微光机电系统，包括四通道运算放大器(1)、凸透镜(2)和四象限光电传感器(3)，其特征在于，所述凸透镜(2)安装在四通道运算放大器(1)的中部一侧，所述四象限光电传感器(3)安装在四通道运算放大器(1)的中部另一侧，所述凸透镜(2)和四象限光电传感器(3)之间设有供光线传播的通道，所述四通道运算放大器(1)、凸透镜(2)和四象限光电传感器(3)采用刻蚀或光刻工艺完成一体化集成，共同组成moems芯片。2.根据权利要求1所述的基于激光制导的微光机电系统，其特征在于，所述凸透镜(2)的直径设为4mm，焦距设为5mm，倍率设为50，透光率设为99％。3.根据权利要求1所述的基于激光制导的微光机电系统，其特征在于，所述凸透镜(2)的视场角设为12
°
，入射光在6-18
°
范围内时成像焦点能覆盖四象限光电传感器(3)的像元范围。4.根据权利要求1所述的基于激光制导的微光机电系统，其特征在于，所述四象限光电传感器(3)的像元尺寸设为φ1.0mm，灵敏度大于0.4a/w。5.根据权利要求1所述的基于激光制导的微光机电系统，其特征在于，所述moems芯片尺寸小于φ18*8mm。
技术总结
本发明涉及mems半导体领域，公开了基于激光制导的微光机电系统，包括四通道运算放大器、凸透镜和四象限光电传感器，所述凸透镜安装在四通道运算放大器的中部一侧，所述四象限光电传感器安装在四通道运算放大器的中部另一侧，所述凸透镜和四象限光电传感器之间设有供光线传播的通道，所述四通道运算放大器、凸透镜和四象限光电传感器共同组成moems芯片。本发明能够在一块芯片上解决光学感知、光电转换、信号处理等多项功能，进而实现对光谱、偏振和光空间属性的操作和控制，而且具有微小性和精准性特征，这将使其在激光制导中发挥独特的优势。除了能显著提高系统性能，亦能大幅降低成本。成本。成本。
技术研发人员：马小绒
受保护的技术使用者：马小绒
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/9/22