设计了一种高速实时成像的激光雷达。这种新的高速扫描激光雷达系统由准直激光器、一维微电子机械系统（MEMS）振镜、反射镜、驱动电机和接收探测器组成,其核心器件是基于MEMS的微扫描反射镜。该MEMS微扫描器激光雷达系统具有高精度、低成本、高速度和三维实时成像等优点。

光遗传(Optogenetics)结合光学和遗传学手段, 可以精确地控制特定神经元的活动, 为神经科学的研究提供了强有力的手段。光电极在光遗传研究中起着关键的作用, 它可以将光导入到动物体内, 并通过电极记录神经元在光调控下的活动。为了减小体积、增加功能, 依托高密度集成硅微电极和裸光纤, 设计并制备了一种植入部分横截面尺寸不超过0.1mm2、包含2个平行的给光通道和32个记录点的光电极器件。与传统的单光通道电极相比, 两个通道可以更灵活地配置不同的激发波长, 对不同位点的神经元同时进行激活或抑制。32通道的硅电极与传统的金属丝电极相比, 集成度更高, 能够以更高的空间分辨率记录神经元在激发前后的活动情况。

针对用于无线通信系统中的高隔离度宽带双工器，首先将双工器指标拆分为留有一定余量的Tx，Rx滤波器指标，然后使用微带交指结构和基于耦合系数与外部品质因数的改进方法，设计出满足指标的宽带Tx，Rx滤波器，最后使用两种T型结和滤波器组合的结构对双工器进一步设计，并对这两种结构的微带双工器进行了仿真分析。仿真结果显示，并行连接的双工器结构紧凑，但隔离度较差；串行连接的双工器通带内最小回波损耗为14.16 dB，最大插入损耗为1.01 dB，通带间最小隔离度为53.46 dB，双工器尺寸为8.089 9 mm×2.059 1 mm×0.302 mm，完全满足指标要求，并且具有相对带宽大、隔离度高、插入损耗低的优点，为设计高性能双工器提供了可行性。

使用耦合谐振电路理论设计微带交指滤波器具有较好的灵活性, 然而当衬底厚度和中心频率增加到一定程度时, 由传统的50 Ω抽头线得到的外部品质因数Qe达不到理论值。为了增大实际设计中的Qe, 同时匹配源和负载, 本文将传统的抽头结构改进为一段50 Ω微带线与一段较细微带线组合的类SIR抽头; 此外, 为了减小微带线阶跃变化带来的回波损耗, 将类SIR抽头改进为一段50 Ω微带线与一段较细微带线渐变式过渡的抽头。最终, 分别采用类SIR抽头和渐变式抽头设计了一个Ka波段微带交指滤波器。仿真表明: 使用类SIR抽头和渐变式抽头得到的Qe都能与理论值相匹配, 且带渐变式抽头的滤波器相比于带类SIR抽头的滤波器, 其回波损耗减小8.31 dB, 插入损耗减小0.16 dB。从而验证了所提出的两种抽头结构改进的可行性。

带抽头的微带交指滤波器初始设计方法繁多，但设计不够全面、简洁，同时精度不高，因此给出了一套详细、简洁的初始设计流程。设计步骤为：指标“规范化”，确定低通原型滤波器，求解滤波器阶数，求解归一化电导值，设计抽头的线长和线宽，设计谐振器的线宽，设计非输入输出谐振器的线长，设计相邻谐振器间距，设计输入输出谐振器的线长和抽头的位置，交指滤波器整体建模仿真。最后以Ka波段滤波器为案例进行初始设计，初始设计结果显示中心频率在30.19 GHz附近，通带比29.40~31.00 GHz略大，通带内最大插入损耗为4.22 dB，最小回波损耗为9.32 dB，27.00 GHz和33.40 GHz的带外抑制大于30.00 dB，已经基本满足设计指标，后续只需要稍加优化就能完全满足设计指标，验证了此套设计流程的可行性及其较高的精度。

微带交指滤波器通常需要使用接地孔接地，传统的设计方法是在整体建模时再考虑接地孔的影响，导致了接地孔的个数、大小、位置都不确定的多因素、多水平问题，因此可以在设计过程中提前考虑接地孔的影响来避免这些问题。以Ka波段滤波器为案例，分别使用了传统的奇偶模阻抗法、耦合系数和外部品质因数法以及在设计过程中考虑了接地孔的改进方法进行设计。初始设计结果显示，传统方法的中心频率发生偏移，并且其他参数与设计指标相差甚远，而改进方法的中心频率、通带范围以及带外抑制满足指标要求，并且最大插入损耗为3.08 dB，最小回波损耗为10.08 dB，有利于减少后续迭代次数。

设计了一种基于氮化铝(AlN)材料的压电连续面型变形镜，采用理论分析和COMSOL仿真对该AlN MEMS变形镜的结构进行了优化，拟合了前14项Zernike多项式 ，对其驱动性能特别是像差矫正能力进行了系统研究。研究结果表明，该变形镜表现出与COMSOL工艺相兼容、制备工艺简单且环保的特点，具有线性控制、大形变量的优势，满足一般自适应光学系统的要求。

为保证滤波器性能，缩小滤波器体积，提高晶圆上的芯片数量，提出一种体声波(BAW)梯形滤波器布局的设计方法。该方法包括11条设计准则和设计流程。11条设计准则限制体声波谐振器(BAWR)的形状、位置，BAWR之间的距离，BAWR与焊盘的距离和互连线。设计流程有7个步骤： （1）根据每个BAWR的有效面积，预设每个BAWR的形状； （2）根据BAW梯形滤波器电路结构，排列BAWR； （3）“压缩”布局； （4）对BAWR切趾、微调和旋转； （5）对BAWR和焊盘布线； （6）检测滤波器布局是否符合设计准则； （7）使用声-电磁联合仿真，验证滤波器布局结果。以10个BAWR串并联而成的5阶BAW梯形滤波器为案例，展示了该方法的设计准则和设计流程。优化后的滤波器布局面积利用率达到了44%。对比未优化的滤波器布局，利用该方法优化后的滤波器布局提高了BAW滤波器的带内插损和带外抑制。

微电子机械系统(MEMS)半球谐振陀螺是MEMS微陀螺领域的研究热点, 能工作在角速度积分模式下, 具有体积小、质量轻、功耗低、成本低、对称性高、Q值高, 以及精度高等优点。文章给出了一种微型半球谐振陀螺的结构, 研究了其工作原理以及检测方法, 设计了一种数字式MEMS半球谐振陀螺仪的角速度积分工作模式方案及其FPGA实现方法, 以完成目前MEMS半球谐振陀螺的角速度积分模式的控制与检测工作。

针对目前微机电系统密码锁中的鉴别器结构复杂、智能电子密码锁可靠性不高的问题, 设计了一种N bit的原位溅射型单次试开密码鉴别电路。N bit的密码鉴别电路, 由2N(N级、每级2个)个原位溅射型OFF-ON开关按照每级“二选一”的逻辑、N级级联的形式构成; 将原位溅射型OFF-ON开关(OFF态到ON态的单向切换具有不可逆特性)与具有熔断特性的保险丝按照装定密码对应的电路关系进行连接, 构成了原位溅射型单次试开固态密码锁, 可将此密码锁用于对安全性要求高的要害系统、设施中。为了获得原位溅射型OFF-ON开关中金属爆炸箔与叉指电极之间的间隙, 给出了三种固态密码鉴别电路的微加工工艺方案。