单体 3D 纳米打印电磁透镜扫描器的闭环控制：集成霍尔传感器
光学
2026-02-25 v1
摘要
通过两光子聚合实现 3D 纳米打印，可实现机械结构和自由形微光学元件的单体制造，具有高内在对准精度。然而，光固化聚合物的粘弹性及温度相关刚性导致滞后和漂移，显著降低准静态工况下开环位置精度和长期稳定性。因此，针对实际精密定位应用中的 3D 纳米打印光微系统，闭环控制与集成位移测量是必不可少的。本文提出一种用于透镜致动器的闭环控制系统，采用商业 3 轴霍尔传感器进行位移跟踪。包裹集成微透镜的 NdFeB 微磁提供致动力量并输出与位移相关的测量信号。霍尔传感器位于产生双向驱动扫描器的反希尔姆特形线圈对之间，测量由微磁和线圈组合产生的场。校准-based 减法分离线圈场和传感器偏置贡献，以恢复磁场及轴向磁位移。闭环运行下，在位移范围为 150 μm 时，平均绝对精度为 0.86 μm，精度为 0.49 μm，消除粘弹性 creep，抑制滞后，并最小化因线圈自热引起的温度位移漂移。该测量方法无需额外微制造步骤，为单体 3D 纳米打印光微系统实现稳定可重复的定位提供了实用路径。
引用
@article{arxiv.2602.20779,
title = {Closed-loop control of a monolithically 3D nano-printed electromagnetic lens scanner with an integrated Hall sensor},
author = {Florian Lux and Elijah Ditchendorf and Çağlar Ataman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.20779},
year = {2026}
}