基于微机电系统(MEMS)技术，提出了一种光栅与法布里珀罗(F-P)腔相结合的新型MEMS F-P滤波器结构，这种滤波器既能保证较宽的自由光谱范围又能够获得较窄的半峰全宽。从实现机理、参数设计和选择对F-P滤波器的结构进行了深入分析，并着重对微桥桥面的机电性能进行了仿真计算。通过选择不同的微桥桥面厚度（0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1 μm），比较微桥在静电力作用下的平整度，发现当微桥表面厚度为1 μm时，得到了一个较优结果，在5 V电压下，上反射镜的倾斜位移ΔL为9.11 nm，最大腔长变化量为242 nm，这样能保持前后腔面反射光的平行要求，从而保证滤波器的滤波效率和对选择光的利用率。该滤波器能够解决传统微型滤波器自由光谱范围与半峰全宽相互限制的矛盾，提高微型滤波器的性能。

基于非均匀电场可产生静电排斥力的原理, 设计制造了单元尺寸为 300 μm的 MEMS静电排斥型离面驱动器。此驱动器不受静电吸合效应的限制, 行程较传统静电吸引型驱动器有显著提高。利用表面硅工艺完成了该驱动器的加工。为研究静电排斥型驱动器的动态响应特性, 建立了该驱动器的等效模型并利用数值计算方法分析了驱动器的压膜阻尼特性和幅频特性。采用白光干涉仪对微驱动器进行了静态和动态测试, 测试结果表明, 所设计的 MEMS静电排斥驱动器在 100 V的电压下实现了 2.1 μm的驱动位移, 工作带宽为 2 kHz, 具有较快的响应速度。

为提高传统二维倾斜镜在非正交方向上的光转换效率, 设计并加工了一种转轴非正交二维MEMS倾斜镜。倾斜镜上电极非对称地固定在基底上, 通过控制上、下电极的加电方式实现倾斜镜在两个非正交轴上的偏转变形。采用三层膜的结构设计, 消除了上电极应力变形对镜面平整度的影响。通过在上电极加工微小突起, 减小上下电极的重叠面积, 避免了倾斜镜的吸合失效; 另外, 上、下电极仅在其边缘处重叠, 确保了静电力的有效利用。研制的倾斜镜驱动电压低, 在3.5 V的电压下可实现绕水平X轴0.16°、绕倾斜Y轴0.03°的偏转, Y轴与X轴成145.37°夹角。倾斜镜结构简单, 可实现绕两个非正交转轴的偏转, 空间适应性好, 且有效避免了静电吸合对镜子的损坏。

基于微机电系统(MEMS)技术微加工工艺，提出了一种新型分立倾斜式变形镜(DM)设计，并加工制作了3×4变形镜阵列。该结构每个镜面单元对应一个驱动器，实现了连续面形的分立驱动，并且可有效释放工艺过程中产生的残余应力，从而降低镜面的翘曲。基于弹性理论对该变形镜的电压位移关系以及谐振频率进行了数值计算，并利用有限元软件对其进行了仿真，同时采用光学轮廓仪对样品进行了测试。实验结果表明，所制作的变形镜阵列可实现平移和倾斜运动，在3.75 V电压下可达到0.76 μm的行程，与理论分析和模拟仿真结果一致。与传统分立倾斜式变形镜相比，该新型分立倾斜式变形镜具有较低的驱动电压、较少的驱动器数量，适用于集成度高且与集成电路（IC）单片集成的变形镜设计。