封装后的MEMS快反镜。研究团队供图

中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员武震宇、助理研究员王栎皓团队，开发了一种高性能的10毫米大口径压电MEMS（微机电系统）快反镜，能够实现更精确的激光光束闭环控制，可满足激光星间链路对高精度、快速响应与稳定性的需求，为卫星通信终端提供小型化高性能解决方案。相关研究近日发表于《微系统与纳米工程》。

快反镜在卫星激光通信中承担着光束指向、捕获和跟踪等重要作用，需要具备高指向精度、高工作带宽和高光学质量等一系列极限性能指标。然而，传统机械快反镜存在体积大、功耗高、有迟滞等挑战，同时原有MEMS快反镜镜面小、带宽低、无集成角度传感器等问题也亟待解决。

在前期研究基础上，研究团队开发了一种10毫米大口径压电驱动MEMS快反镜。该设计采用双层异构集成技术以及晶圆级键合工艺，器件具备高线性度超高角度分辨率、快速阶跃响应以及高重复定位精度。在结构设计方面，研究团队创新性引入力学定向结构形成应力集中区域，显著优化了光束控制的精确性。在性能表征方面，研究团队首次针对10毫米大口径镜面动态变形进行表征，在准静态驱动下最大动态表面形变仅2纳米，满足远距离卫星激光通信对镜面面型的严苛要求。

研究团队表示，与传统机械快反镜及现有商用MEMS快反镜相比，该器件优势显著，在航空航天领域具有重要的应用前景，未来将继续针对镜面尺寸、闭环控制以及器件可靠性进行优化研究。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41378-025-00935-1

（原载于《中国科学报》 2025-05-14 第3版 领域）