光学MEMS设计与仿真

光学MEMS或MOEMS在数字投影领域取得了迄今为止最大的成功。最初的DLP（数字光投影）技术是由德州仪器公司开发的。DLP技术现在被用于投影仪、电视机、数字影院和增材制造。MOEMS正越来越多地被用于其他应用，包括无源光显示技术、光学网络、微型相机的聚焦和变焦机制，以及激光雷达设备中使用的扫描镜。为了满足复杂的MOEM设计要求，工程师们正在采用一种混合设计方法，该方法比定制模型开发具有显著优势，同时减少了对耗时且昂贵的构建和测试周期的需求。

设计难点：

典型MOEMS器件的主要设计挑战是优化开关速度，这涉及到理解振荡的模式形状和频率。其他关键设计参数包括接触动力学、频率滞后、温度漂移、冲击动力学、封装变形、气体阻尼和功率。为了最大限度地提高工艺产量，在设计阶段还需要考虑工艺和材料公差。此外，成功的MOEMS设计需要MEMS器件和ASIC工程师的综合专业知识，尤其是对于RC延迟导致串扰、降低屏幕性能的MEMS阵列。

1.高阶有限元快速设计探索

设计者首先使用高阶机电有限元的广泛库中的组件，在MEMS+中创建一个几何MEMS模型。在图3（下图）所示的镜像示例中，组装了机械元件以对悬架和万向节进行建模。建立了具有圆形主干的梳状指，以模拟反射镜和万向节的非线性静电驱动。该元件使用保角映射来模拟边缘场电容和梳状指平面外边缘力致动。使用高阶参数元素，用户可以在执行一个传统的有限元分析（FEA）模拟所需的时间内组装和测试数百个设计解决方案

2.现场解决方案的详细分析和验证

在开发了MEMS+模型之后，下一步是利用场求解器对MEMS器件进行详细分析。在我们的微镜示例中，Coventor的分析仪用于提取MEMS+的阻尼系数，并研究悬架梁中的应力。为了在制造前为模拟提供额外的信心，可以通过比较谐振频率来验证MEMS+和Analyzer解决方案。

3.微机电系统+集成电路系统仿真

接下来，可以在Cadence电路设计工具或MathWorks Simulink环境中完成设备及其附属电子设备的联合仿真。在CoventorMP中构建的MOEMS模型也可以构造成阵列，用于对整个显示器进行全系统分析。