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MEMS和光学的结合（MOEMS）给传统光学器件的设计和制造带来了全新的思路,它具有性能灵活、低成本、尺寸小和易于批量生产等优点。本课题对基于MOEMS技术的光学调制器进行了理论和实验研究。 表面微机械工艺中,薄膜的光学常数、初始应力及其梯度等光学和机械性能对MOEMS器件有着至关重要的作用。本文提出了一种从单透过率测试曲线求解薄膜光学常数和厚度的方法。借助于合适的色散模型,采用改进的单纯形法进行反演,从而确定薄膜光学常数和物理厚度。利用这种方法,测试了不同制备方法沉积的各种薄膜的光学常数和膜厚,获得了<4%的折射率及厚度误差。对磁控反应溅射沉积MOEMS中常用的SiNx和SiOxNy薄膜进行了实验和分析,研究了不同气压、气体流量比等工艺条件对薄膜的光学常数、化学成分、禁带宽度等性能的影响。用有限元法设计了测试薄膜应力及其梯度的MEMS旋转微结构,并在制作器件的Wafer上用它测得LPCVD制备的Si3N4、Polysilicon薄膜的初始应力分别为-47.8MPa和+530MPa,应力梯度为+267.43MPa和+44.2MPa。 微腔器件是MOEMS中最常用的光学调制器。本文首次在理论上分析了短腔长MOEMS Fabry-Perot可调谐滤光片中,空气腔厚度和峰值波长之间的关系。提出了反射相移系数概念,并采用传输矩阵法推导出了解析表达式,从而获得了调谐过程中新的线性关系。并且分析了组成反射镜的介质折射率、膜堆数目等因素对光学调谐灵敏度的影响。 本文设计了一种介质/金属-微腔结构的干涉型MOEMS显示元件。基于诱导反射概念,采用传输矩阵计算了这个器件的光学特性。器件在不同的空气腔厚度下可以诱导出高饱和度的红绿蓝三基色,因而不需要外部分色系统即可实现彩色显示。根据微腔Purcell效应,设计了一种基于MOEMS的波长可调谐微腔有机发光二极管,分析了不同电压下的发光光谱。对静电力驱动的微腔MOEMS器件,提出了一种自适应算法来计算结构和电荷的耦合场,并用它分析了不同形状粱的变形和光学特性。 本文在国内首先开展了利用表面微机械加工工艺制作基于光栅光阀的可调