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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MOEMS52

2.6 以半导体复合材料为基础的MEMS和MOEMS54

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