法布里-珀罗可调谐滤波器(FPTF)作为红外气体传感器的重要组成部分,在气体检测领域有着广泛的应用场景。近年来,空气污染日益严重,对于便携性好、稳定性高和价格低廉的气体传感器的需求越来越大。FPTF可以采用微机电(MEMS)技术制造,在小型化和高集成度方面有着巨大的优势。本文以FPTF为研究对象,对其进行悬臂梁结构设计和薄膜结构设计,并进行试验验证。主要研究结果如下:首先,对FPTF的结构进行设计,本文设计了一种双折叠悬臂梁支撑的可移动反射镜结构。利用有限元软件进行模拟,分析了具有不同几何形状沟槽的悬臂梁对于可移动反射镜性能的影响。结果表明在8 V的电压下矩形槽双折叠悬臂梁支撑的反射镜具有最大的位移,其值为0.88μm,这比相同电压下无沟槽双折叠悬臂梁支撑的反射镜的位移高出了95%。并且当反射镜的位移都为0.5μm时矩形槽双折叠悬臂梁支撑的反射镜在调谐过程中的平整度最好,其值为0.0032°。其次,利用光学设计软件对进行FPTF的薄膜结构进行模拟,研究了不同的薄膜层材料、周期性重复次数以及入射角度等因素对于FPTF中高反射薄膜结构的影响。结果表明高低折射率薄膜层材料的折射率之比越大,周期性重复次数越多,入射角度越接近垂直入射则高反射薄膜结构的反射率越高。研究了入射角对于减反射薄膜性能的影响,结果表明随着反射角的增大,减反射薄膜反射率最低点向短波长方向移动。在确定了薄膜层材料及多层结构等影响因素之后,对FPTF的整体薄膜结构进行模拟,结果表明,在中心波长为4μm时,FPTF的峰值透射率为99.7%,半高宽为5 nm。对整体薄膜结构进行误差分析,对每个薄膜层设置0.1%的随机误差。结果表明在10次模拟中,FPTF的中心波长变化不超过0.5 nm,且透射率曲线不发生明显的变形。最后,将悬臂梁结构设计中反射镜在不同电压下的位移结果与FPTF的薄膜结构设计相结合,分析了FPTF在不同电压下进行调谐时的光学性能。结果表明,本设计的FPTF实际可调谐范围是3.48~4.69μm。FPTF在调谐的过程中,半高宽的变化范围是5~12 nm,峰值透射率的变化范围为92%~97%。且当中心波长接近4μm时,FPTF的峰值透射率最大,半高宽最小。对FPTF的高反射薄膜结构进行镀制,实验结果表明,制备出的高反射薄膜结构在3.3~6μm范围内的平均反射率达到了99%以上。以4μm为中心波长制备了空腔长度为2μm的FPTF,并对其滤波性能进行了测试。结果表明,FPTF的中心波长为4150 nm,峰值透射率为64.2%,半高宽为100 nm。