分析了基于标量衍射理论的位相型衍射微透镜的光学行为，结合等效媒质理论提出了二元衍射微透镜的一种新的亚波长结构近似设计方法。根据标量理论位相量化的概念，分析连续浮雕透镜的相移函数，结合等效媒质理论的等效折射率表达式，可以确定亚波长结构透镜的面型函数。

采用标准MEMS加工工艺,设计出了5个50μm×20μm的串联铂膜微加热器并将其置于并联流动微通道内;在脉冲加热下观察铂膜上气泡的生长行为,实验研究了主流过冷度、流速以及铂膜功率等因素对气泡生长的影响;结果表明,气泡的生长延迟间差随着主流过冷度和流速的增大而增大,随着铂膜功率的提高而缩短;高功率小流速时,气泡直径较大,但流速的提高会使气泡脱离直径变大;气泡生长的同时伴随着纵向和横向跳跃前者与流速有关,后者与串联铂膜上气泡间的相互影响有关,但流速是影响两个方向上跳跃幅值的主要因素。

提出了一种基于并行探针技术的扫描等离子体加工新方法,即通过在并行探针针尖上集成微小等离子体发生器,从而实现无掩膜的扫描加工.采用二维流体模型对其中的微小等离子体发生器进行了数值仿真研究.该微小等离子体发生器为微空心阴极放电器件,当工作气体为SF6,工作气压在5 kPa～9 kPa时,空心阴极内的F原子浓度在3×1011 cm-3～1.7×1012 cm-3之间变化,基本满足硅材料扫描刻蚀加工的需求.

提出了一种新型微泵设计方案和制作工艺,将电磁驱动器与大振幅振动膜相结合,得到流量大、易于控制的新型微泵.该微泵结构简单,由硅橡胶(聚二甲基硅氧烷PDMS橡胶)振动膜和无阀泵泵体组成,将硅加工工艺和非硅加工工艺(电镀)相结合.采用电镀和硅橡胶加工方法将振动膜直接制作在一个硅片上;用电镀和体硅加工工艺将驱动线圈和无阀泵泵体制作在另一块硅片上,然后将两个硅片键合在一起.对该微泵的性能特点正进行着更深入的研究.

为了提高扫描隧道显微镜微位移工作台的定位精度,提出了一种基于遗传算法的神经网络PID控制方案.微位移工作台以压电陶瓷为驱动器、柔性铰链为导向机构,在分析工作原理的基础上,建立了工作台的数学模型.神经网络PID控制器对工作台进行闭环控制,能够在线调整网络加权值,实时改变PID控制器的系数,减小工作台的位移误差.利用遗传算法的全局搜索能力对BP网络的初始权值进行学习优化,有效消除了神经网络对初始权值敏感和容易局部收敛的缺陷,改善了控制器的控制效果.性能测试表明,12μm阶跃参考输入下的稳态误差从3.24%减小到2.55%,稳态时间从1.7 s缩短到1.1 s.

微流体控制系统是微机电集成系统(MEMS)一个主要分支,微泵作为微流体控制系统的重要组成部分,根据其有无阀片可分为有阀型微泵和无阀型微泵.无阀型微泵由于其结构相对简单、制造工艺要求不高,因而有着独特的发展优势.主要介绍了基于MEMS的扩张管/收缩管型无阀泵几年来在结构设计、制作工艺等方面的研究成果、现状和发展前景.

以提高微机械陀螺性能为目的，设计了一种新颖的音叉振动式微机械陀螺。该陀螺的特征在于：驱动和检测模态都是面内的，主要的空气阻尼是滑膜阻尼，使系统具有较低的能量损失和较高的Q值；对称的音叉式结构使检测电容加倍，并且由于中间结构的采用，对于加工误差具有较好的健壮性；采用驱动和检测方向具有较大刚度比的近似U型梁，使机械耦合大大降低。动力学分析的结果表明，该陀螺具有较高的稳定性和灵敏度。这不仅为获得高性能微机械陀螺提供了一种可行的设计方案，同时也为其它MEMS产品的设计提供了重要的参考价值。

介绍了微反应器的基本原理,根据化学反应传质和传热的需求,对反应微管道的几何形状和尺寸进行了初步设计,并利用LIGA技术制作完成了一种用于催化反应的微反应器.

提出一种可用于评价任意面型微光学元件制作误差的方法.利用泽尼克多项式描述微光学元件面型,针对元件检测过程中的旋转对准偏差,给出泽尼克系数随旋转角度的变化关系;以设计面型和实测面型之间的均方根偏差(RMS)为加工误差的评价指标,根据其相对于旋转角度的依赖曲线,最小的RMS即是加工误差.数值模拟结果表明,该方法可以将旋转对准偏差矫正,从而有效地评价了制作误差.该方法可应用于任意面型微光学元件的研制.

为了解决传统扫描探针显微镜（SPM）控制器中参数难以设定的难题，提出了一种SPM的PI参数自整定控制器的设计，并给出了控制器的硬件结构和软件设计。该控制器基于DSP，通过引入扫描式参数优化算法来实现。结果表明，该控制器能自动完成PI参数的测算，并给出最优的PI参数，提高了SPM扫描图像的质量。