光学相控阵技术通过调节和控制光学天线阵元的相对相位，可实现高速灵活的定向辐射，逐渐发展成为非机械式光束控制的主流方案。其兼具功耗低、集成度高、体积小、质量轻等优点，可以同时控制多波束的收发，满足未来一对多激光通信的迫切发展需求。本文主要针对光学相控阵技术当前三种主流的技术方案在激光通信领域的应用现状进行阐述，对比给出了基于液晶、微机电系统和集成光波导平台的技术特点和应用优劣。最后针对光学相控阵技术在激光通信领域的未来发展，给出了笔者的一些思考与建议。

结构光三维成像中广泛使用的数字光处理（DLP）投影仪存在结构复杂、设备体积大及投影非线性等问题，制约了结构光三维成像在高探测精度、小探测场景领域的应用。提出了一种集成超表面阵列和微机电系统（MEMS）二维扫描平台的结构光投影芯片设计。设计了基于几何相位原理的超表面阵列，用于生成格雷码和相移法混合编码结构光条纹。通过二维扫描平台突破单一静态超表面的限制，实现了基于时间编码的结构光条纹投影。结果表明：所设计的超表面结构对入射光具有良好的线性相位调制能力，光源转换效率为88.61%；生成的相移条纹符合正弦分布特性，很好地解决了DLP投影非线性问题；产生的条纹宽度均匀，最小宽度为2 mm，探测精度可达亚毫米级。有限元分析结果表明：所设计的二维平台的最小模态频率为511.91 Hz，抗干扰能力强，响应时间为2.4 ms，帧率为333 Hz，投影速率高。芯片尺寸为3 mm×3 mm。最后设计了芯片的集成制造工艺流程，为高探测精度、高投影速率微型化投影设备的制造提供了理论模型和系统解决方案。

随着智能时代的到来, 磁场传感器已经广泛应用于移动设备中, 为用户提供定位和导航等服务。目前, 基于霍尔效应的磁场传感器和基于磁性材料的磁阻式传感器是人们普遍采用的 2种磁场检测传感器。基于霍尔效应的磁场传感器的优点是成本低, 不需要外加磁性材料, 且制作工艺和互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容。这种传感器的工作范围一般为 10 μT~1 T, 并可以通过增加功耗的方式来提高分辨力。磁阻式磁场传感器拥有较高的分辨力和较宽的工作范围(0.1 nT~1 T), 其性能主要取决于磁性材料。除了以上 2种方式外, 由硅基微机电系统(MEMS)谐振器构成的谐振式磁场传感器利用洛伦兹力对磁场的依赖性实现了对磁场的检测, 具有体积小、功耗低、性能优异且与 CMOS工艺兼容等优点, 近年来受到研究人员的广泛关注。本文回顾了由 MEMS硅基谐振器构成的磁场传感器的最新发展动态和性能提升方法, 并总结了当前存在的关键挑战和未来机遇。

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。

针对微机电系统(MEMS)压阻式压力传感器受环境温度影响产生温度漂移的问题，该文分析了常用的温度补偿方法，提出了一种基于粒子群优化-径向基函数(PSO-RBF)的压力传感器温度补偿模型，结合标定实验采集的样本数据，建立了标定压力同敏感元件输出电压和温度的非线性映射关系，实现了温度补偿效果。结果表明，与传统的最小二乘法、三次样条插值法、标准RBF、粒子群优化反向传输神经网络(PSO-BP)、核极限学习机(ELM)神经网络等方法相比，该算法具有更好的补偿预测效果，且对样本数据不需要归一化处理，具有良好的工程实践意义。

该文设计了一款基于微机电系统(MEMS)工艺的小型高选择性的射频滤波器，与传统MEMS滤波器相比，该滤波器采用阶跃阻抗谐振器(SIR)降低器件尺寸，利用谐振器的场分布形成结构紧凑的交叉耦合，免去了传统的飞杆电耦合结构，在提高滤波器选择性的同时实现器件的紧凑布局。滤波器表面金属谐振腔通过金属化的硅通孔实现谐振器的接地，形成四分之一波长谐振结构。对性能和结构参数各异的滤波器进行设计和分析，并采用三维电磁仿真软件对滤波器进行模拟仿真。结果表明，滤波器尺寸为10 mm×10 mm ×0.4 mm，驻波比＜1.3 dB，插入损耗＜3.5 dB。在2.5~2.7 GHz和3.4~3.5 GHz时，带外抑制＞30 dB。

电阻型MEMS半导体气体传感器在环境空气质量监测和有毒有害气体检测等领域得到了广泛应用, 但是受限于功耗较高的原因, 这类传感器难以广泛应用于便携式气体检测系统。文章综述了近年来低功耗电阻型MEMS半导体气体传感器的研究进展, 分别从气敏材料、传感器结构和传感器模组的集成电路等方面探讨如何实现低功耗的电阻型MEMS半导体气体传感器的制备, 并展望低功耗的电阻型MEMS半导体气体传感器未来的发展方向。

为了有效解决相控阵雷达/天线瞬时带宽小、孔径效应严重、功耗大等问题，将射频MEMS开关引入实时可调延时器结构中，设计了一种基于射频MEMS开关的实时可调延时器。通过MEMS双掷开关选择具有不同电长度的延时路径，在DC~20 GHz内实现了5位的射频信号延时。利用HFSS三维电磁仿真软件对延时单元的几何参数进行仿真优化，得到5个可切换延时状态的延时量，分别为64.76 ps，101.46 ps，137.97 ps，174.61 ps，210.98 ps，延时步进为36.5 ps，整体面积约为5 mm2。与其他实时可调延时器相比，该实时可调延时器具有多可控位数、大延时带宽积、高集成度等优点。

该文提出了一种单轴微机电系统(MEMS)热膨胀流陀螺的基本结构, 并揭示了其敏感机理。通过有限元法, 利用COMSOL Multiphysics建立了陀螺的三维模型, 在有无角速度时对陀螺敏感元件的温度场和等温线变化情况进行计算。结果表明, 单轴MEMS热膨胀流陀螺具有陀螺效应, 输入角速度为［-1 080 (°)/s,1 080 (°)/s］, 陀螺的结构灵敏度为0.053 9 K/［(°)·s-1］, 非线性度为14.13%。