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MOEMS扫描光栅微镜是微型光谱仪的核心扫描分光器件,其衍射效率、分辨能力、最大扫描角度以及扫描运动的稳定性等特性决定了微型光谱仪的整体性能。论文以微型近红外光谱仪为具体应用对象,开展一种集分光、扫描、角度传感功能于一体的MOEMS扫描光栅微镜的基础理论与关键技术研究,具有十分重要的科学意义和明确的应用需求。论文针对高衍射效率、高稳定性、低成本的MOEMS扫描光栅微镜的迫切需求,提出了一种基于偏晶向(111)硅基的一体化集成闪耀光栅、扫描微镜和角传感器的MOEMS扫描光栅微镜新结构;开展了相关理论与关键技术研究;突破了基于偏晶向(111)硅基的闪耀光栅、扫描微镜、角传感器的集成设计方法与关键加工技术,成功研制出原理样机;研究了MOEMS扫描光栅微镜的测试方法,完成了原理样机的性能测试与分析:谐振频率为550.58 Hz,驱动电压1000mV时的扫描角度为±6.34°,角度传感器灵敏度为0.9654mV/°,在波长点1392nm处的光栅衍射效率为71%,分辨率为18nm。论文的主要研究工作是:(1)分析了国内外MOEMS扫描光栅微镜的研究现状及存在的科学与关键技术问题,确定了MOEMS扫描光栅微镜的总体研究方案;(2)提出了一种基于偏晶向(111)硅基的MOEMS扫描光栅微镜新结构。基于光学、力学和电磁学理论,研究了闪耀光栅的光学特性,建立了MOEMS扫描光栅微镜的运动模型,分析了MOEMS扫描光栅微镜的电磁驱动和电磁角传感的结构与工作原理;(3)分析影响闪耀光栅衍射效率和分辨能力等性能的主要因素,完成了闪耀光栅结构参数的优化设计;分析影响MOEMS扫描光栅微镜谐振频率、扫描角度等性能的主要因素,完成了微镜结构尺寸的优化设计;研究外加磁场、线圈尺寸及匝数对驱动力和传感器灵敏度的影响,完成了电磁驱动器和电磁角传感器的优化设计;(4)完成了光刻掩膜版图和加工工艺流程的设计;采用各向异性湿法刻蚀闪耀光栅、ICP干法刻蚀工艺释放可动结构、电镀和离子注入工艺制作金属线圈等加工技术,突破了基于偏晶向(111)硅基的闪耀光栅、微镜以及金属线圈的一体化兼容加工工艺,成功研制出原理样机;(5)搭建了性能测试平台,完成了MOEMS扫描光栅微镜机电性能和光学性能的测试分析:原理样机的谐振频率为550.58 Hz,驱动电压1000mV时的扫描角度为±6.34°,角度传感器的灵敏度为0.9654mV/°,在波长点1392nm处,光栅衍射效率为71%,分辨率为18nm。