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二维MEMS微镜通过改变入射激光的出射角度,经物体反射、接收并处理,获取空间物体的三维信息。车载激光雷达的应用环境要求微镜具有一定的反射面积以保证入射光对准精度,降低精确对准的装配成本;要求在较高频率下运动(KHz量级),以对物体进行快速捕获;要求具有较大的偏转角度,以获取大范围的视场。本文针对上述问题开展相关研究,主要体现在如下几个方面。第一,基于Newmark-β算法的微镜结构设计及优化。通过拉格朗日能量法建立微镜动力学方程。应用材料力学建立动力学方程中刚度、转动惯量参数与结构物理模型参数之间的解析表达式。应用Newmark-β数值积分方法对微镜进行结构设计、优化及响应分析,获得一定比例驱动力作用下双轴偏转角度的匹配。利用有限元分析软件ANSYS进行静力学、动力学分析,对优化结构的静态、动态特性进行仿真验证。第二,工作于大气环境下的微镜阻尼特性分析。应用一阶粘性阻尼模型,结合双向流固耦合(FSI)分析,模拟微镜在大气中的运动状况,获取微镜在大气环境中不同模态下品质因数数值解。应用COMSOL热弹性阻尼获取热弹阻尼品质因数数值解,并研究不同折弯梁尺寸下热弹性阻尼变化情况。第三,基于体硅MEMS工艺的微镜工艺设计及工艺实施。设计基于4寸SOI晶圆的MEMS微镜工艺流程,利用L-Edit版图设计软件进行微镜版图设计,结合苏州纳米所的工艺设备,完成16μm超深线圈的MEMS微镜工艺制备。第四,微镜单芯片形貌测试及原理样机实验分析。对制备成功的微镜单芯片进行测试,获取微镜形貌特征相关参数。对原理样机进行响应实验分析,初步验证微镜在空气环境中的角度响应、阻尼影响。实验获得在5 V电压作用下,慢轴、快轴的最大扫描角度分别为50°和10°,扫描频率分别为800 Hz和8 KHz,快轴在10 V以上电压驱动下,能够获得20°的偏转角度。实验获得微镜慢轴、快轴空气阻尼品质因数分别为102和464.9。