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。

压电微机电系统(MEMS)为各种高性能滤波器、振荡器和传感器等提供了一个多功能平台。氮化铝(AlN)MEMS轮廓模谐振器(CMR)具有工作频率跨度大,品质因数高,体积小及能在单个芯片上集成多频器件且与集成电路(IC)技术兼容等优点, 具有较好的应用前景。该文对AlN MEMS CMR的原理与典型结构、制备工艺及应用进行了综合性阐述, 并分析了CMR技术未来的发展方向。

为实现MEMS产品的快速设计和性能验证，在借鉴其结构化设计思想即节点分析法的基础上，提出了一种与常规信号流类比不同，适于集成微机电系统快速仿真的等效电路建模思路和方法。首先，对系统及MEMS器件进行功能及结构分解；然后，分别对各基本单元进行节点化建模，并在一定的机电类比规则下将其转换为等效电网络(元件)；最后，根据节点变量约束关系，将这些等效网络(元件)逐层重构为器件级和系统级等效电路。结合一类典型MEMS集成系统——梳齿式静电反馈微加速度计的分析实例，对上述方法进行了具体介绍和验证。利用OrCAD等电路仿真器分析、测试了所建立的体现多能域耦合关系的微系统数字化分析原型，结果显示，相对于VHDL-AMS描述法，该模型具有单一域内的更加直观的模型形式和快捷的仿真速度，表明本文提出的方法在复杂MEMS集成系统的分析设计中具有一定的应用价值。

This paper summarizes the recent technological development in our lab on cystoscopic optical coherence tomography (COCT) by integrating time-domain OCT (TDOCT) and spectral-domain OCT (SDOCT) with advanced MEMS-mirror technology for endoscopic laser scanning imaging. The COCT catheter can be integrated into the instrument channel of a commercial 22Fr rigid cystoscopic sheath for in vivo imaging of human bladder under the cystosocopic visual guidance; the axial/transverse resolutions of the COCT catheter are roughly 9 μm and 12μm, respectively, and 2D COCT imaging can be performed with over 110dB dynamic range at 4–8 fps. To examine the utility and potential limitations of OCT for bladder cancer diagnosis, systemic ex vivo rat bladder carcinogenesis studies were performed to follow various morphological changes induced by tumor growth and in vivo porcine study was performed to examine the feasibility of COCT for in vivo imaging. Justified by promising results of the animal studies, preliminary clinical study was conducted on patients scheduled for operating-room cystoscopy for bladder cancers. Double-blind clinical results reveal that COCT can delineate detailed bladder architectures (e.g., urothelium, lamina propria, muscularis) at high resolution and detect bladder cancers based on enhanced urothelial heterogeneity as a result of excessive growing nature of bladder cancers. The diagnostic sensitivity and specificity can be enhanced to 92% and 85%, respectively. Results also suggest that due to reduced imaging depth of COCT in cancerous lesions, staging of bladder cancers may be limited to Ta or T1 for non-outgrowing cancerous lesions.

提出了一种用阵列波导光栅复用光纤微机电系统法布里珀罗压力传感器的方法,实现了法布里珀罗压力传感器的准分布式测量。传感器基于法布里珀罗腔干涉的原理,采用微机电系统技术加工制作,用双波长方法解调干涉信号,利用传感器对两个不同波长光的反射率的比值与压力的单值关系确定所施加压力的大小,用阵列波导光栅实现传感器复用。理论分析与实验验证了传感器解调和复用的基本原理。实验结果表明:在压力的线性测量范围(0～1.5 MPa)内,系统的灵敏度(相对反射率比值/压力)可达到0.02026 MPa-1,测量结果具有较好的线形性,相对反射率比值的标准偏差小于3×10-4。该系统可以补偿传感器光网中和波长无关的变动引起的误差,具有好的线性、灵敏度和精度,复用能力强且复用传感器间无串扰。

提出了一种新颖的基于硅基法布里珀罗微腔阵列的光读出红外热成像器件,该器件利用光学读出技术将红外图像直接转化为可见光图像,其焦平面阵列(FPA)是一个基于微机电系统(MEMS)制作的法布里珀罗微腔阵列。阐明了器件的工作原理;完成了可动微镜结构、热机械、可见光读出部分设计。理论分析表明,对Al/SiO2双材料体系而言,SiO2厚度应大于0.3 μm,其最佳厚度比为0.598,相应的最大热机械灵敏度可达10-8 m/K。采用体硅微机电系统技术,实验制作出了50×50焦平面阵列。

介绍了微电子机械系统(MEMS)的技术、材料、器件及应用，讨论了它的发展趋势及将来的市场。