针对当前压电驱动悬臂梁谐振器存在加工工艺复杂、成本较高的问题，该文提出了一种基于氮化铝支撑层的新型压电驱动悬臂梁层叠结构，它不仅能有效降低加工难度，还能在实现器件小型化的同时保持较高的品质因数。该文通过理论分析研究了固定频率下谐振器品质因数与器件尺寸设计的关系，并对比了不同支撑层材料对谐振器品质因数的影响。通过实验研究了电极尺寸设计对谐振器在真空中性能的影响，从而确定了工作在面外弯曲振动模式的压电驱动氮化铝基悬臂梁谐振器的最优设计。测试结果表明，在电极宽度占比为1，长度占比为2/3时，该谐振器表现出最好的性能，其品质因数为7 786，谐振频率为63.44 kHz，运动阻抗为66.70 kΩ。

增强石英音叉光声光谱技术作为光声光谱探测技术的一种，具有高灵敏度、高选择性、响应速度快的优势。增强石英音叉光声光谱技术采用可调谐石英音叉代替光声吸收单元和麦克风来实现光声信号探测，微共振管用来增强信号。分析并比较了三种音叉与微共振管耦合方式的增强石英音叉光声探测器，分析了影响系统信号强度与信噪比的因素，并总结了在参数优化方面的进展。在此分析基础上，介绍研制的小型化光声探测器装置和一种新型的太赫兹增强石英音叉光声探测器，并对其采用的定制音叉参数进行分析。随着新型中红外激光光源的应用，石英音叉光声探测装置会逐渐摆脱光束质量对其的限制，得到更广泛应用。

在利用耦合模理论(CMT)研究了谐振器与波导之间耦合工作特性的基础上,在二维正方格子光子晶体中设计了两种对称的带有5×5微谐振器的弯折波导.采用时域有限差分法(FDTD)研究了波导的传输特性,结果表明：通过改变微谐振器中心缺陷柱半径大小,波导与微谐振器之间引入了不同的耦合谐振模式,得到了9个通带；这两种波导结构都具有窄带通的特性,其带通频率随微谐振器缺陷柱半径增加向低频移动；微谐振器相同时,侧向耦合波导输出端口通带中心频率强度衰减较直接耦合波导的小,实现了波导与谐振腔之间更强的耦合作用.这两种微型波导均可作为信号处理接口,用于窄带滤波及网络互连器件设计,在光通信、集成光路、光谱传感等领域具有潜在应用价值.

利用苯二甲酸丙二醇酯（PTT）聚合物微米线从生物相容性聚合物材料聚乙烯吡咯烷酮（PVP）水溶液中提拉制备得到直径为10~300 μm的橄榄球形光学微谐振器。将波长为532 nm的绿光和波长为671 nm的红光分别耦合到最大直径为94.7 μm和68.3 μm的橄榄球形微谐振器，观察了其谐振特性。利用1549~1552 nm的连续光源对直径为94.7 μm的橄榄球形微谐振器进行了光学性能测试，测量了其吸收光谱。观察到明显的回音壁模式吸收峰，测得其品质因子为1.05×105。

受铜线带宽小、延时大、功耗高的限制,下一代芯片互连较为可行的一种解决方式是采用光互连。调制器作为其中的关键器件,有重要的研究意义。设计了一种新型的硅基双缝隙波导电光调制器,该调制器结构采用法布里-珀罗微谐振器,依靠缝隙内高非线性聚合物的快速电光效应,通过外加电压达到调制效果。调制器结构包含了新型的一般微纳波导到双缝隙波导的模式转换器,降低了传输损耗,也更利于电极的工艺制作。首先对设计结构进行仿真分析,得到合适的设计参数。然后,对调制器所需的工艺进行反复验证,包括工艺制备中参数的优化等,通过使用电子显微镜已观测到较好的光刻线宽、刻蚀深度以及侧壁粗糙度。初步完成了调制器硅基部分的制备,为下一步聚合物工艺打下基础。

微机电系统(MEMS)测试的主要目的是为工程开发中的设计和模拟过程提供数据反馈,其中一个重要方面就是MEMS器件运动特性的高速可视化.基于计算机控制的频闪干涉测试系统,文中提出了一种时间轴和空间轴双向解包裹的干涉条纹分析方法,实现了MEMS器件离面运动参数的精确测量,并与微结构平面结构图像模板相结合,可以进行MEMS器件全视场运动的分析,达到了纳米级分辨力.

提出一种用于硅微机械谐振传感器研究的单光源激振测振新方法,即微谐振器的激励及其谐振信号的测量使用同一光源。该方法采用全光纤斐索干涉仪结构,将干涉信号与光源强度变化信号进行运算后,通过选频技术解调出谐振器的振动信息,同时采用贝塞耳函数比值法扩大了振动幅度的测量范围,省去了一些难以获得准确数值的工作参数的计算。采用该方法实现了微悬臂梁结构形式的谐振器件的单光源激振与测振,获得了器件的谐振频率约为8.81 kHz以及谐振状态下的振动幅度约为135 nm。实验结果与采用其他双光源激振测振方法基本一致,新方法的可行性得到了验证。

对镀膜双层硅微机械谐振器的光热激励进行了实验研究,在大气环境下对硅微谐振器进行了光激电拾实验测试和光激光拾实验测试。成功观测到了硅微谐振器的一阶、二阶和三阶谐振状态。在光激光拾实验测试中提出了一种新颖的“单光源实验测试方法”,即:使用同一光源同时实现硅微谐振器的光热激振和微弱谐振信号的提取,这与传统的“双光源实验方法”相比,简化了实验系统,有利于实用化开发。