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内容简介

近代光学和光电子技术的迅速发展使光电子仪器及其元件（包括光学元件和机械零件）发生了巨大的变化，最重要的变化之一是从宏观概念发展到微观概念，因此，形成了不同的微光学仪器研究领域：微光学系统（Micro-Optics）、微机电系统（MEMS）和微光机电系统（MOEMS）。
微光学元件是应用现代微加工技术，例如光学蚀刻技术、激光束直写和电子束直写以及反应离子束蚀刻技术制造出的一类光学零件，一般地，这种元件的外形尺寸是微米数量级。微光学元件包括衍射和折射两种，例如微透镜、微反射镜、微扇出光栅、最佳相位元件和偏振器等，已经成为实现（而利用传统的光学元件不可能实现或者是不现实的）各种光学功能的强有力工具，几乎在所有的工程应用领域中，特别是在现代国防科学技术领域中有重要的应用价值和广阔的应用前景。与传统的光学元件相比，微光学元件最大的优点就是可以将大的复杂光学系统集成为非常紧凑的形式，使光电子仪器及其零部件更加小型化、阵列化和集成化，因此，微光学元件是制造小型或超小型光电子系统的关键元件。

内页插图

目录

第1章 概述
1.1 集成电路和微加工技术的发展
1.2 微机电系统的发展
1.3 微光学的最新发展
1.4 MEMS中的微光学：MOEMS回顾
1.4.1 光学开关的新发展
1.4.2 可调谐滤光片和波分复用技术（WDMs）
1.4.3 数字反射镜装置
1.4.4 MOEMS扫描器
1.4.5 电信领域中的MOEMS技术
1.5 微系统：术语和范围
1.5.1 世界范围内MEMS和MOEMS的活动
1.5.2 世界范围内的MEMS和MOEMS学科
1.5.3 MEMS和MOEMS的世界市场
1.6 本书涵盖的内容
参考文献

第2章 微机械加工技术
2.1 概述
2.2 散体微加工技术
2.2.1 湿散体微加工技术
2.2.2 干散体微加工技术
2.3 深X射线平版印刷术（DXRL）
2.4 表面微加工技术
2.5 与CMOS兼容的MEMS和MOEMS
2.6 以半导体复合材料为基础的MEMS和MOEMS
2.7 MOEMS应用中与光学有关的问题
问题与练习
参考文献

第3章 微光学
3.1 概述
3.2 微光学发展史
3.3 光束通过微结构和纳米结构的偏转
3.3.1 折射和衍射微光学元件
3.3.2 模拟折射率材料
3.3.3 光子晶体
3.3.4 谐振滤光片
3.3.5 对轮廓形状的要求
3.4 二元和多阶光学元件
3.4.1 目的
3.4.2 二元光学结构的加工
3.4.3 多阶结构的加工
3.5 连续面浮雕结构的加工技术
3.5.1 平版印刷技术
3.5.2 表面轮廓转印到光学材料内
3.6 结论
问题与练习
参考文献

第4章 致动器和传感器
4.1 概述
4.1.1 微致动器
4.1.2 与MOEMS有关的传感器
4.1.3 本章的内容
4.2 静电致动器
4.2.1 背景
4.2.2 共面致动技术
4.2.3 异面致动技术
4.2.4 三维致动技术
4.3 热致动器
4.3.1 基本原理
4.3.2 共面致动技术
4.3.3 异面致动技术
4.3.4 三维致动技术
4.4 形状记忆致动器
4.4.1 基础知识
4.4.2 共面致动技术
4.4.3 异面致动技术
4.4.4 三维致动技术
4.5 压电致动器
4.5.1 基础知识
4.5.2 共面致动技术
4.5.3 异面致动技术
4.5.4 三维致动技术
4.6 磁性致动器
4.6.1 基础知识
4.6.2 共面致动技术
4.6.3 异面致动技术
4.6.4 三维致动技术
4.7 与MOEMS有关的传感器
4.7.1 位移传感器
4.7.2 化学传感器
4.7.3 荧光探测传感器
4.7.4 惯性传感器：加速度计
4.7.5 压力传感器
问题与练习
参考文献

第5章 微光学元件，测试和应用
5.1 微光学元件
5.1.1 微光学透镜
5.1.2 液晶光学元件
5.1.3 光束成形光学元件
5.2 微光学测试
5.2.1 光学轮廓测量
5.2.2 表面偏离的测量
5.2.3 波像差测量
5.3 微光学的应用
5.3.1 光束控制
5.3.2 微透镜和焦平面阵列(FPA）的集成
问题与练习
参考文献

第6章 纤维光学系统
6.1 概述
6.2 基础知识
6.2.1 光纤类型
6.2.2 纤维光学元件的关键参数
6.2.3 光纤或波导的直接移动
6.2.4 平行光束中的控制
6.3 光纤准直器及其阵列
6.3.1 光纤阵列
6.3.2 微透镜阵列的要求
6.3.3 微透镜阵列的制造
6.3.4 光纤阵列和微透镜阵列的安装技术
6.4 安装有MOEMS的纤维光学元件
6.4.1 可变光学衰减器
6.4.2 动态增益和通道均衡器
6.4.3 光学纤维开关
6.4.4 可调谐光源和滤光片
6.5 总结
问题与练习
参考文献

第7章 光学扫描
7.1 概述
7.2 光学扫描器的工作原理及其分类
7.3 机械扫描系统
7.3.1 倾斜微反射镜
7.3.2 透镜扫描器
7.3.3 微电机扫描器
7.3.4 安装有杠杆平衡机构的反射镜
7.3.5 采用表面微加工技术制造出的反射镜
7.4 多维扫描
……
第8章 显示和成像系统
第9章 自适应光学
第10章 MEMS和MOEMS的计算机辅助设计及模拟
第11章 MEMS和MOEMS的封装
第12章 MEMS和MOEMS材料
书中缩略语注释

精彩书摘

　　微光学技术可以解决一些常规光学不能解决的问题。微光学的优势类似于MEMS，为光学系统尺寸的微型化提供一个强有力的工具，这是常规光学元件加工不可能达到的。
　　各种加工技术的发展，包括二元光学和灰度光刻法、低成本复印技术以及改进后的衍射光学设计方法，已经使加工精度、可靠性和微光学元件的质量得到了提高，并且拓宽了微光学器件的设计及制造种类。
　　正如第3章和第5章所述，微透镜是微光学装置的关键元件，几乎在所有的高级光学系统中都需要它。为了满足光学系统的所有要求，需要同时研发衍射微透镜和折射微透镜。微透镜的两个关键特性是速率和填充因子。微透镜的速率定义为透镜的焦距与直径之比，该比值称为F数，并用F/比值表示。填充因子应用于微透镜阵列，表示一个阵列如何封装。衍射微透镜阵列的填充因子是100％，但其速率受到限制，对可见光，限制到F/4如果是近红外光，可能限制到F/2到F/1。在第3章和第5章将会看到，材料的折射率对控制衍射透镜的速率起着重要作用。为了制造高速率的微透镜，采用高折射率材料，例如GaAs是比较理想的。图1-8给出了使用扫描电子显微镜（SEM）拍摄的F／0．3高速微透镜阵列的显微照片，波长A为10um，微透镜直径120um，填充因子100％。

前言/序言

　　近代光学和光电子技术的迅速发展使光电子仪器及其元件（包括光学元件和机械零件）发生了巨大的变化，最重要的变化之一是从宏观概念发展到微观概念，因此，形成了不同的微光学仪器研究领域：微光学系统（Micro-Optics）、微机电系统（MEMS）和微光机电系统（MOEMS）。
　　微光学元件是应用现代微加工技术，例如光学蚀刻技术、激光束直写和电子束直写以及反应离子束蚀刻技术制造出的一类光学零件，一般地，这种元件的外形尺寸是微米数量级。微光学元件包括衍射和折射两种，例如微透镜、微反射镜、微扇出光栅、最佳相位元件和偏振器等，已经成为实现（而利用传统的光学元件不可能实现或者是不现实的）各种光学功能的强有力工具，几乎在所有的工程应用领域中，特别是在现代国防科学技术领域中有重要的应用价值和广阔的应用前景。与传统的光学元件相比，微光学元件最大的优点就是可以将大的复杂光学系统集成为非常紧凑的形式，使光电子仪器及其零部件更加小型化、阵列化和集成化，因此，微光学元件是制造小型或超小型光电子系统的关键元件。
　　微机械加工技术与集成电路的发展密切相关，批量生产和减小尺寸是集成电路高度商业化成功的关键，微传感器得到了非常广泛的应用。因此，微机械加工技术是微电子处理工序中一种很重要的方法，对大量的微米级结构，例如沟、槽、微型梁和桥都必须使用微机械加工技术。微机电系统（MEMS）是利用微加工技术制造出的三维机械一电子装置，一个典型的M。EMS装置至少包含一个可运动结构以满足某种机械作用的需要，顾名思义，MEMS装置由电子和机械两种元件组成。在美国和其他国家，尤其在欧洲的一些国家，所有研发微系统的项目都广泛以缩写MEMS代表微电子一机械系统（micro-electro-mechanicalsystems）。

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