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第1章　概述 1

1.1 集成电路和微加工技术的发展 1

1.2　微机电系统的发展 3

1.3　微光学的最新发展 7

1.4　MEMS中的微光学：MOEMS回顾 10

1.4.1　光学开关的新发展 12

1.4.2　可调谐滤光片和波分复用技术（WDMs） 13

1.4.3　数字反射镜装置 13

1.4.4　MOEMS扫描器 14

1.4.5　电信领域中的MOEMS技术 15

1.5　微系统：术语和范围 15

1.5.1 世界范围内MEMS和MOEMS的活动 16

1.5.2　世界范围内的MEMS和MOEMS学科 17

1.5.3　MEMS和MOEMS的世界市场 17

1.6　本书涵盖的内容 17

参考文献 19

第2章　微机械加工技术 23

2.1 概述 23

2.2　散体微加工技术 27

2.2.1　湿散体微加工技术 27

2.2.2　干散体微加工技术 30

2.3 深X射线平版印刷术（DXRL） 36

2.4　表面微加工技术 42

2.5 与CMOS兼容的MEMS和MOEMS 52

2.6 以半导体复合材料为基础的MEMS和MOEMS 54

2.7 MOEMS应用中与光学有关的问题 59

问题与练习 63

参考文献 64

第3章　微光学 69

3.1 概述 69

3.2　微光学发展史 69

3.3 光束通过微结构和纳米结构的偏转 70

3.3.1　折射和衍射微光学元件 71

3.3.2　模拟折射率材料 72

3.3.3　光子晶体 72

3.3.4　谐振滤光片 73

3.3.5　对轮廓形状的要求 74

3.4 二元和多阶光学元件 74

3.4.1 目的 74

3.4.2　二元光学结构的加工 75

3.4.3　多阶结构的加工 78

3.5　连续面浮雕结构的加工技术 80

3.5.1　平版印刷技术 80

3.5.2　表面轮廓转印到光学材料内 99

3.6 结论 103

问题与练习 103

参考文献 104

第4章　致动器和传感器 110

4.1 概述 110

4.1.1　微致动器 110

4.1.2　与MOEMS有关的传感器 112

4.1.3　本章的内容 112

4.2　静电致动器 113

4.2.1 背景 113

4.2.2　共面致动技术 116

4.2.3　异面致动技术 121

4.2.4　三维致动技术 124

4.3 热致动器 125

4.3.1 基本原理 125

4.3.2　共面致动技术 127

4.3.3　异面致动技术 132

4.3.4　三维致动技术 134

4.4　形状记忆致动器 135

4.4.1　基础知识 135

4.4.2　共面致动技术 138

4.4.3　异面致动技术 140

4.4.4　三维致动技术 142

4.5　压电致动器 143

4.5.1　基础知识 143

4.5.2　共面致动技术 146

4.5.3　异面致动技术 149

4.5.4　三维致动技术 153

4.6　磁性致动器 154

4.6.1 基础知识 154

4.6.2　共面致动技术 159

4.6.3　异面致动技术 162

4.6.4　三维致动技术 166

4.7 与MOEMS有关的传感器 168

4.7.1　位移传感器 168

4.7.2　化学传感器 170

4.7.3　荧光探测传感器 172

4.7.4　惯性传感器：加速度计 173

4.7.5　压力传感器 175

问题与练习 177

参考文献 179

第5章　微光学元件，测试和应用 191

5.1　微光学元件 191

5.1.1　微光学透镜 191

5.1.2　液晶光学元件 194

5.1.3　光束成形光学元件 195

5.2　微光学测试 198

5.2.1　光学轮廓测量 200

5.2.2　表面偏离的测量 208

5.2.3　波像差测量 226

5.3　微光学的应用 242

5.3.1　光束控制 243

5.3.2　微透镜和焦平面阵列（FPA）的集成 246

问题与练习 249

参考文献 251

第6章　纤维光学系统 256

6.1 概述 256

6.2　基础知识 257

6.2.1 光纤类型 257

6.2.2　纤维光学元件的关键参数 258

6.2.3　光纤或波导的直接移动 259

6.2.4　平行光束中的控制 261

6.3 光纤准直器及其阵列 262

6.3.1 光纤阵列 262

6.3.2　微透镜阵列的要求 264

6.3.3　微透镜阵列的制造 267

6.3.4　光纤阵列和微透镜阵列的安装技术 268

6.4　安装有MOEMS的纤维光学元件 269

6.4.1　可变光学衰减器 269

6.4.2　动态增益和通道均衡器 272

6.4.3　光学纤维开关 272

6.4.4　可调谐光源和滤光片 284

6.5 总结 287

问题与练习 287

参考文献 288

第7章　光学扫描 291

7.1 概述 291

7.2 光学扫描器的工作原理及其分类 291

7.3　机械扫描系统 292

7.3.1　倾斜微反射镜 292

7.3.2　透镜扫描器 293

7.3.3　微电机扫描器 295

7.3.4　安装有杠杆平衡机构的反射镜 296

7.3.5　采用表面微加工技术制造出的反射镜 297

7.4 多维扫描 299

7.5 扫描专用微致动器 300

7.5.1　静电扫描器 300

7.5.2　压电扫描器 306

7.5.3　电热扫描器 308

7.5.4　磁性扫描器 310

7.6 性能比较 313

7.7　环境试验和寿命测试 315

7.8 商业产品中的应用 317

7.9　MEMS可移动反射镜的应用 319

7.9.1 图像显示系统 319

7.9.2　光通信组件 320

问题与练习 325

参考文献 328

第8章　显示和成像系统 333

8.1　概述 333

8.2　显示系统 333

8.2.1　视网膜扫描显示 335

8.2.2　光栅光阀显示 352

8.2.3　数字微反射镜装置 359

8.2.4　其他MEMS显示技术 367

8.3 成像系统 370

8.3.1　扫描成像系统 370

8.3.2　共焦成像系统 372

8.3.3 以MEMS为基础的其他光束扫描系统 380

8.3.4　探针扫描成像 382

8.3.5　扫描成像系统的像差校正 383

8.3.6　扫描成像系统中MOEM空间光调制器 385

8.3.7　阵列成像技术（焦平面系统） 388

问题与练习 397

参考文献 399

第9章 自适应光学 407

9.1 概述 407

9.1.1 自适应光学史 407

9.1.2　传统的可变反射镜技术 410

9.1.3　研发MEMS可变反射镜的动机 410

9.1.4 自适应光学中心 411

9.1.5　相干通信、成像和瞄准项目 414

9.2　膜片可变形微反射镜 415

9.3 多晶硅可变形微反射镜 417

9.4　单晶硅可变形微反射镜 420

9.5　金属可变形微反射镜 422

9.6　封装和电子线路 423

9.7 未来的发展趋势和挑战 425

问题与练习 425

参考文献 427

第10章　MEMS和MOEMS的计算机辅助设计及模拟 430

10.1 概述 430

10.2　3D器件模拟 431

10.2.1 概述 431

10.2.2　过程模拟 431

10.2.3　有限元法（FEM）和边界元法（BEM）模拟 433

10.2.4　非连续方法 438

10.3 致动器设计和模拟 438

10.3.1 概述 438

10.3.2　热致动器的模拟 438

10.3.3　静电致动器的模拟 440

10.4　光学解算器 442

10.4.1　概述 442

10.4.2　传播现象 442

10.4.3　光学理论 442

10.4.4　数学技术和近似表达式 443

10.4.5　编码 443

10.5 系统级模拟 444

10.5.1　优化 446

10.5.2　统计分析 447

10.5.3　专用MOEMS模拟和协同仿真 448

10.5.4　系统模拟实例—接通计算 449

10.5.5　封装模拟 450

10.5.6　降阶建模 451

10.6　实际工具和检验 454

10.7 材料、工序和可靠性问题 456

10.8 结论 457

问题与练习 457

参考文献 458

第11章　MEMS和MOEMS的封装 462

11.1　概述 462

11.2　背景和简介 462

11.2.1 混合信号、混合域和混合比例封装：面向下一代专用集成系统 462

11.2.2　微电机系统 463

11.3 MEMS系统集成的挑战 465

11.3.1　释放和静摩擦 466

11.3.2　切方 467

11.3.3　模片传送 468

11.3.4　晶片级封装 468

11.3.5　应力 468

11.3.6　排气 469

11.3.7　测试 469

11.3.8　MEMS和MOEMS封装技术的最新状况 470

11.3.9　总结和未来的发展方向 471

11.4 与数字微反射镜器件有关的封装技术和准则 472

11.4.1 有关MOEMS器件，特别是DMDTM的概述和背景 472

11.4.2　影响DMDTM封装的参数 474

11.4.3　DMDTM封装设计 476

11.4.4 DMDTM封装的密封装配 482

11.4.5　未来的封装挑战 483

问题与练习 484

参考文献 485

第12章　MEMS和MOEMS材料 488

12.1 概述 488

12.2 材料对MOEMS的影响 488

12.3　材料性质的测量 494

12.3.1 晶片弯曲法 495

12.3.2　微结构法 496

12.3.3　过程监控法 499

12.4　残余应力工程 502

12.5 结论 503

问题和练习 504

参考文献 505

书中缩略语注释 507