可编程相位光栅技术在光通讯领域有较广的应用,也可作为微型光谱仪的新颖色散器件.该文设计了一种基于MEMS的可编程相位光栅,其特征参数可以通过编程控制和改变.通过经典理论建模与分析,设计了可编程相位光栅的结构; 并对光栅的光带结构参数进行了优化,从而有利于可编程相位光栅功能的实现,提高了制作的可靠性和成功率; 设计了针对可编程相位光栅的表面硅微工艺,并对改善应力、去牺牲层和防粘连等关键问题进行了分析,改进了工艺,成功研制出样品,其结构尺寸约为 4 mm×6 mm, 有效工作部分的面积约为4 mm×2 mm.

提出了一种锆钛酸铅（PZT）薄膜微致动器的结构模型。该致动器采用高d33特性的压电陶瓷材料,用于对空间谐振式微光机电（MOEMS）陀螺微镜进行位移和角度的精确定位。建立了该致动器的简化模型并利用有限元方法分析其驱动能力。结果显示,当采用双层结构的PZT薄膜微致动器时,在外加电压50V作用下,环形PZT位移控制器中心位移可达到0.345μm;十字形角度控制器偏转角度可达3.29″,增加PZT薄膜的层数可以进一步增加致动器对微镜位移和角度的控制能力。通过对仿真结果进行分析可以得出结论,选用多层PZT薄膜材料制成的微致动器能够满足调整微镜位移和角度所需的范围和精度要求。

本文概述了国际上十分重视的微光机电系统的产生、发展及其显著特点，并从微制造技术、微器件与系统及激光机电系统的应用等几方面简要介绍了国内外发展现状。我国微光机电系统的研究起步并不算晚，近年来成果十分显著，但要缩小与世界先进水平的差距，还需多方面的努力。

研制出了一种采用微硅片对准技术和微硅片狭缝的新型微型分光光度计。采用MEMS工艺制造出了体积小、精度高的微硅片对准机构和微硅片狭缝，并且对其性能进行了分析和论证。同时对影响分光光度计线性度精度的样品池的光学特性进行了分析，推导出了透射光强与样品池的折射率、被探测介质的折射率关系式，并进一步分析因折射率引起光强的变化对吸光度的影响。实验结果表明，该微型分光光度计可以分辨出介质折射率相差0．01介质，同时参比介质的不同仅仅对A-C曲线产生平移，而对相关系数和斜率无任何影响，通过对实验数据的计算得到以空气和蒸馏水两种折射率的介质为参比时的系统相关系数都大于0．999，说明所研制的基于MEMS技术的微型分光光度计具有高度显著线性相关性。

研制了一种采用微硅片狭缝代替传统机械狭缝的微小型光纤光谱仪.采用MEMS(微机电系统)工艺制造出了体积小、厚度薄的一体式微硅片狭缝,并分析了微硅片狭缝的狭缝不平直度对微小型光纤光谱仪分辨率的影响,通过测试系统分辨率的实验,验证了采用微硅片狭缝的可行性.同时,对微小型光纤光谱仪的光谱带宽和像元分辨力进行了讨论,为波长的标定提供了一种理论依据.通过对采集的汞灯谱线的分析和MATLAB的精确计算,验证了所提出的通用波长-像元迭代公式的正确性,从而研制出了一种采用微硅片狭缝的半峰全宽为0.85 nm,波长标定精度小于0.2 nm,体积为50 mm×46 mm×14 mm的微小型光纤光谱仪.

提出了一种新型的光电集成加速度地震检波器,这是一种全新的微光机电系统(MOEMS).为实现硅基底上的光波导M-Z干涉仪的相位调制,采用了声光相位调制的方法.该相位调制器利用叉指换能器(IDT)激发出声表面波(SAW)实现对光波导的相位调制.在对光波导声光相位调制机理深入研究的基础上,设计并制作了器件.实验结果与理论相一致.

基于体硅工艺的微反射镜具有体积小、质量轻、驱动电压低、偏转角度大等优点，在激光敌我识别和光通信等领域都有着广泛的应用。该文设计了一种基于体硅工艺的微反射镜，其偏转角度可以通过驱动电压控制；对这种结构建立了理论模型，对吸合电压、吸合角度和固有频率进行了分析；简要介绍了这种微反射镜的加工工艺；并对微反射镜样机做了原理性实验研究。微反射镜镜面面积为1240／Lm×980／Lm，最大偏转角度约为2．6°，吸合电压约为27V，固有频率为750Hz左右。

设计了一种闭环反馈差动式双FP腔的微光机电（MOEMS）加速度计，介绍了其工作原理及系统构成．利用惯性敏感单元将对载体加速度的测量转变为对载体位移的测量，利用光纤自聚焦透镜的端面与质量块组成的FP腔测量载体位移．为了提高系统的测量灵敏度和抑制温度等环境因素的影响，设计了一种差动式双FP腔测量机构．为提高微加速度计的输出线性度和动态测量范围，提出了采用静电力平衡技术构成闭环加速度计．建立了其数学模型，对所设计的加速度计重要参数指标——灵敏度、敏感头受载、固有频率等一一进行了详细计算和分析．在此基础上完成了设计背景要求下加速度计参数的优化设计，结果表明：该系统精度可以达到5×10^-6g以上．

反射式微光机电系统是微光机电系统中的重要组成部分，近年来得到了较快的发展。介绍了反射式微光机电系统(MOEMS)的研究现状和最新进展。根据反射式微光机电系统的分类，列举了一些具有代表性的反射式MOEMS器件。简要介绍了反射式MOEMS的加工工艺；阐述了反射式MOEMS的应用领域；展望了发展前景。