第81期“见微知著”培训课程：光学MEMS技术及应用

麦姆斯咨询　｜　2026-07-24至2026-07-26　｜　无锡市锡山区

五、课程内容

课程一：光学MEMS技术及应用综述

老师：山东大学 教授 陶继方（点此查看老师简介）

光学MEMS是一种将微机械、微电子与光学技术深度融合形成的微系统。典型光学MEMS器件的组成包括微机械执行机构、驱动与控制电路、光学功能结构（反射镜、光栅、滤波器、波导等）、信号检测单元、封装与光学接口。在传感应用领域，光学MEMS麦克风和光学MEMS气体传感器已经成功实现商业化。传统MEMS麦克风采用电容式检测原理，而光学MEMS麦克风利用光学干涉、光强变化或光纤调制机制检测声压引起的振膜位移，在灵敏度、信噪比、动态范围等性能指标方面更胜一筹。传统MEMS气体传感器主要采用金属氧化物半导体（MOS）技术路线，而光学MEMS气体传感器利用气体特征吸收光谱进行检测，具有更高选择性和长期稳定性。此外，可调谐激光器也是光学MEMS的代表性发展方向之一，其通过改变激光腔长度、反射波长或滤波特性，实现激光输出波长连续调节，可应用于FMCW激光雷达、3D传感与成像、光学相干层析成像、先进光通信。本课程从光学MEMS器件设计基础出发，详细讲解三类器件（光学MEMS麦克风、光学MEMS气体传感器、光学MEMS可调谐激光器）关键技术，并展望未来发展趋势。
课程提纲：
1. 光学MEMS器件设计基础；
2. 光学MEMS麦克风；
3. 光学MEMS气体传感器；
4. 光学MEMS可调谐激光器；
5. 光学MEMS技术发展趋势与未来展望。

课程二：光学MEMS微镜技术及应用

老师：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 研究员 沈文江（点此查看老师简介）

光学MEMS微镜凭借微型化、低功耗、高可靠性及易于集成等优势，已成为现代光电子系统中的关键器件，在信息获取、信息传输和信息显示等领域发挥着重要作用。在信息获取（光传感）领域，MEMS微镜是激光雷达（LiDAR）和3D相机的核心扫描器件之一，通过高速、精确地控制光束方向，实现环境感知与三维成像。在信息传输（光通信）领域，MEMS微镜赋能AI数据中心光路交换机（OCS），可实现光链路的快速、精准切换，提供灵活高效的光互连能力，有助于降低系统功耗、提升网络带宽利用率以及增强算力集群的性能与稳定性。在信息显示（光显示）领域，MEMS微镜广泛应用于微型激光投影仪、AR/VR近眼显示器、车载抬头显示器（HUD）和智能车灯系统，通过对光束的精确调控，实现高亮度、高分辨率和动态显示，为新一代沉浸式影音娱乐与智能座舱技术的发展提供重要支撑。本课程首先概述光学MEMS微镜技术，然后详解MEMS微镜在光传感、光通信、光显示领域的应用情况，最后进行技术总结与展望。
课程提纲：
1. 光学MEMS微镜技术概述；
2. MEMS微镜在光传感领域应用；
3. MEMS微镜在光通信领域应用；
4. MEMS微镜在光显示领域应用；
5. 光学MEMS微镜技术总结与展望。

课程三：MEMS微镜及微镜阵列设计、制造及应用

老师：北京理工大学 教授 谢会开（点此查看老师简介）

MEMS微镜指利用微纳加工技术，把微型光反射镜与MEMS驱动器集成于一体的光学执行器，其通过静电驱动、电磁驱动、压电驱动、电热驱动等方式实现反射镜面的角度偏转（转动）、位移调节（平动）或形貌变形，从而实现对光束传播方向、相位、强度及波前的动态控制。MEMS微镜兼具微电子技术的批量制造优势和微机械结构的运动控制能力，具有体积小、重量轻、功耗低、易于集成等特点，是光学MEMS最具代表性的器件。按照阵列规模划分，MEMS微镜可分为单片、一维线阵、二维面阵等类型；按照运动自由度划分，MEMS微镜可分为一维运动、二维运动、三维运动等类型。MEMS微镜及微镜阵列（例如德州仪器DMD）已经实现商业化并获得广泛应用，包括投影仪、光谱仪、激光雷达、3D相机、AR/VR显示器、智能车灯、光通信、光刻机、OCT内窥镜等。本课程详细讲解MEMS微镜及微镜阵列原理、设计与制造，深入阐述MEMS微镜及微镜阵列技术发展及应用现状，并展望未来趋势。
课程提纲：
1. MEMS微镜及微镜阵列概述：定义、原理、分类等；
2. MEMS微镜及微镜阵列设计与制造；
3. MEMS微镜技术发展及应用现状；
4. MEMS微镜阵列技术发展及应用现状；
5. MEMS微镜及微镜阵列总结及展望。

课程四：压电MEMS微镜和压电MEMS变形镜

老师：华中科技大学 教授 余洪斌（点此查看老师简介）

压电MEMS微镜是一种利用压电薄膜材料的逆压电效应实现微型反射镜姿态控制的光学器件——它通过压电MEMS驱动器产生机械变形，带动微型反射镜完成转动、平移或复合运动，可以实现光束偏转、扫描、调制等功能。近些年，压电MEMS技术发展迅猛，产业界建立了多种压电薄膜制备能力，例如通过“磁控溅射法”或“溶胶-凝胶法”在硅晶圆上沉积氮化铝（AlN）、氮化铝钪（AlScN）、锆钛酸铅（PZT）等压电薄膜，正在加速压电MEMS微镜的商业化落地。相比静电MEMS微镜，压电MEMS微镜具有驱动电压低、驱动能力强（推力大）、运动行程大、响应速度快、无吸合效应等优点，有望在激光雷达（LiDAR）、光路交换机（OCS）、自由空间光通信、微型激光投影仪、生物医学成像等应用领域发挥重要作用。本课程从MEMS微镜驱动技术分析出发，详解压电MEMS微镜和MEMS变形镜工作原理、器件设计和制造实例。
课程提纲：
1. MEMS微镜基本概念及驱动技术特性分析；
2. 压电MEMS微镜技术发展现状及其面临的问题和解决方案；
3. 压电MEMS微镜器件设计和制造实例；
4. 自适应光学基本概念和工作原理；
5. 压电MEMS变形镜技术发展现状及其面临的问题和解决方案；
6. 压电MEMS变形镜器件设计和制造实例。

课程五：面向激光束扫描应用的压电MEMS扫描镜

老师：上海麦锴科技有限公司 CTO 王栎皓（点此查看老师简介）

激光束扫描（Laser Beam Scanning，LBS）是利用光束扫描器件改变激光传播方向，从而实现空间信息获取、显示或通信的一种光学操控技术。作为激光束扫描的核心器件之一，MEMS扫描镜采用硅基半导体工艺制造，具有微型化、高精度、高频率、低功耗、低成本及易于批量生产等优点，彻底改变了传统的机械式光学扫描架构。目前，MEMS扫描镜已经被应用于汽车激光雷达（LiDAR）、增强现实（AR）头戴式显示器、微型激光投影仪、空间激光通信、生物医疗成像等领域。上海麦锴科技有限公司（简称：麦锴科技）孵化自中国科学院上海微系统所传感技术国家重点实验室，团队具有丰富的MEMS产品研发与量产经验，拥有压电MEMS微镜设计、制造、封装与测试等全套核心技术，量产依托国内领先、国际先进的8英寸MEMS代工平台，产品应用覆盖激光通信、激光雷达、激光投影领域。本课程由麦锴科技CTO王栎皓讲解压电MEMS扫描镜及激光束扫描应用。
课程提纲：
1. MEMS扫描镜及激光束扫描（LBS）概述；
2. 基于压电驱动的MEMS扫描镜；
3. 谐振态压电MEMS扫描镜及应用；
4. 准静态压电MEMS扫描镜及应用。

课程六：高性能MEMS扫描微镜技术及应用

老师：四川大学 特聘副研究员 夏园林（点此查看老师简介）

MEMS扫描微镜是一种基于MEMS技术实现光束扫描功能的微型光学执行器。近些年，随着激光雷达（LiDAR）、增强现实（AR）、空间激光通信、光学相干断层扫描（OCT）等应用的发展，对光束扫描能力提出了更高要求，推动了MEMS扫描微镜技术的不断进步。高性能MEMS扫描微镜设计通常需要兼顾“扫描角度、镜面口径、响应速度、谐振频率、镜面平整度、功耗”等性能指标，并且还需考虑抗冲击和抗振动能力，以保证器件的长寿命与高可靠性。尤其是随着MEMS扫描微镜进入工业、汽车、航空航天和军事国防领域，其可靠性已成为产业化应用的重要挑战。本课程首先讲解高性能MEMS扫描微镜设计和可靠性增强技术，然后阐述MEMS扫描微镜典型应用，包括眼动追踪、激光雷达和视觉雷达，最后介绍柔性MEMS扫描微镜技术及应用。
课程提纲：
1. 高性能MEMS扫描微镜设计；
2. MEMS扫描微镜可靠性增强技术；
3. 基于MEMS扫描微镜的眼动追踪；
4. 基于MEMS扫描微镜的激光雷达；
5. 基于MEMS扫描微镜的视觉雷达；
6. 柔性MEMS扫描微镜技术及应用。

课程七：二维/三维MEMS扫描镜及激光雷达和光通信应用

老师：浙江大学 教授 车录锋（点此查看老师简介）

MEMS扫描镜是当前光学MEMS领域最具产业化价值的核心器件之一，其主要由反射镜面、支撑结构、微型驱动器及控制器组成，反射镜面通常镀有一层高反射系数的金属薄膜材料，例如铝（Al）、金（Au）。相比传统的机械振镜、多棱镜扫描器和声光偏转器，MEMS扫描镜具有体积小、重量轻、功耗低、响应速度快、易于批量制造及光电集成等优点。按照运动自由度，MEMS扫描镜可分为一维运动、二维运动、三维运动等类型。一维MEMS扫描镜主要用于条码扫描仪、光谱仪等领域；二维MEMS扫描镜则成为固态激光雷达（LiDAR）及3D传感系统的主流扫描方案；三维MEMS扫描镜进一步融合扫描、聚焦和波前调控功能，为下一代智能感知及光通信系统提供更强的光控能力。本课程深入讲解二维/三维MEMS扫描镜原理、设计、制造、性能指标，并阐述MEMS扫描镜在激光雷达和光通信领域的应用。
课程提纲：
1. MEMS扫描镜概述：背景与意义、分类与原理；
2. MEMS扫描镜驱动技术；
3. 二维/三维MEMS扫描镜设计与制造；
4. MEMS扫描镜关键性能指标；
5. MEMS扫描镜在激光雷达中的应用；
6. MEMS扫描镜在光通信中的应用；
7. MEMS扫描镜技术挑战与发展趋势。

课程八：面向光通信的MEMS光衰减器及MEMS光开关

老师：辽宁工程技术大学 教授 翟雷应（点此查看老师简介）

随着5G通信、云计算、人工智能（AI）和超大规模数据中心的快速发展，光通信网络对带宽容量、传输速率和网络灵活性的要求不断提高。MEMS光衰减器（VOA）和MEMS光开关（OSW）凭借低插损、低功耗、高可靠性以及易于大规模集成等优势，已成为现代光通信系统中的关键基础器件。MEMS光衰减器是一种基于MEMS技术实现的可调谐光功率控制器件，其能够根据系统需求对光信号进行实时衰减，用于补偿光链路损耗差异、平衡多信道光功率、保护光接收器以及提高光通信系统的动态范围和稳定性。MEMS光开关是一种基于MEMS技术实现的光路切换器件，其能够在不改变光信号载波特性的情况下完成光路重构与交换，是实现全光交换网络的重要器件。当前，基于MEMS光开关的光路交换机（OCS）正被超大规模数据中心运营商加速采用，例如谷歌（Google）在数据中心网络架构中引入MEMS光路交换机，用于动态配置机器学习训练集群之间的高速光连接。通过采用光路交换机替代传统电子分组交换机（EPS），数据中心能够在保持高带宽互连能力的同时显著降低网络能耗，并提高大规模AI计算任务的通信效率。本课程首先分析光通信对光学MEMS的需求，然后重点讲解MEMS光衰减器和MEMS光开关的关键技术，并解析MEMS光路交换机方案，最后进行技术总结与展望。
课程提纲：
1. 光通信对光学MEMS的需求分析；
2. MEMS光衰减器（VOA）设计与制造；
3. MEMS光开关（OSW）设计与制造；
4. MEMS光路交换机（OCS）方案解析；
5. 面向光通信的光学MEMS技术总结与展望。

课程九：与CMOS工艺兼容的CMOS-MEMS数字微镜阵列

老师：中国科学院上海技术物理研究所 副研究员 程正喜（点此查看老师简介）

CMOS-MEMS数字微镜阵列是一种由大量可独立控制的MEMS微镜组成的二维阵列开关，可以实现灵活（可编程）的空间光调制功能，广泛地应用于显示和投影、无掩膜光刻、三维成像、光谱成像、共焦测量等领域。CMOS-MEMS数字微镜阵列通常采用静电驱动方式，制造工艺较为成熟，易于实现大规模集成，其基本单元包括反射镜面、扭转梁、支撑结构、驱动电极、CMOS控制电路，每个镜面能够围绕扭转轴进行双稳态翻转（倾斜角一般为±10°至±17°），从而实现“开（ON）”或“关（OFF）”状态。数字微镜阵列最成功的商业化产品是德州仪器（Texas Instruments）开发的DMD（Digital Micromirror Device），其市场占有率长期超过90%。本课程讲解CMOS-MEMS数字微镜技术及应用，重点剖析核心的制造工艺。
课程提纲：
1. 为什么研究CMOS-MEMS数字微镜阵列？
2. CMOS-MEMS数字微镜阵列简介；
3. CMOS-MEMS数字微镜阵列制造工艺；
4. 德州仪器DMD及相关微镜阵列器件；
5. 基于标准CMOS工艺的数字微镜阵列；
6. CMOS-MEMS数字微镜阵列总结与展望。

课程十：面向空间光通信的光学MEMS器件

老师：西北工业大学 教授 黎永前（点此查看老师简介）

空间光通信是利用光波（通常为激光）作为信息载体，在自由空间中直接进行信息双向传递的无线通信技术。与传统的无线电频率（RF）通信相比，空间光通信具有带宽大、速率高、功耗低、抗电磁干扰能力强和保密性好等优势，已成为未来天地一体化信息网络的重要组成部分。作为空间光通信系统的核心组件，空间光调制器（SLM）可以实现光波振幅、相位、偏振和方向控制。根据工作原理和物理结构，空间光调制器主要划分为液晶和MEMS两大技术路线，其中MEMS技术路线可进一步划分为MEMS光栅、数字微镜器件（DMD）、MEMS扫描镜/反射镜等。当前，光学MEMS正在从传统的光纤通信领域逐步扩展至星间通信、深空通信和卫星互联网领域，并有望成为下一代空间光通信系统实现小型化、低功耗和高性能的重要支撑技术。本课程介绍空间光通信发展及现状、空间光调制器分类及特性，重点讲解光学MEMS器件原理、设计、制备及性能表征。
课程提纲：
1. 空间光通信发展历程及现状分析；
2. 空间光调制器分类及特性；
3. 光学MEMS器件分类及特性；
4. MEMS光栅原理及设计；
5. MEMS光栅调制器制备与性能；
6. MEMS光栅调制器在空间光通信领域应用；
7. 其它光通信MEMS器件及应用；
8. 光通信MEMS器件总结与展望。

课程十一：集成光开关发展现状及关键技术

老师：上海交通大学 教授 周林杰（点此查看老师简介）

随着网络传输数据流量的爆炸性增长，数据中心内部机柜之间的数据传输量激增，传统电交换由于其有限的带宽和高功耗将很难满足网络带宽发展需求。光交换能够直接在光域上完成光信道间信息的交换，具有高速、宽带、透明、低功耗等诸多优点，可以满足下一代全光交换网络、人工智能（AI）数据中心和高性能计算机光互连网络建设的迫切需求。本课程介绍集成光开关的发展现状及核心技术，包括采用MEMS微镜、二氧化硅PLC平面波导、III-V族半导体材料和硅基光电子集成等技术路线。其中，硅基集成光开关具有结构紧凑、功耗低、成本低，以及与CMOS工艺兼容的优势，适合大规模光开关制作和量产，具有潜在的巨大市场商用价值。本课程重点讲解实现硅基光开关的核心单元器件及几种代表性光开关阵列，并对光开关状态监控和调节以及光电封装进行阐述。
课程提纲：
1. 光交换技术发展背景与基础；
2. 集成光开关材料平台；
3. 集成光开关核心器件与拓扑架构；
4. 集成光开关控制与光电封装技术；
5. 集成光开关系统应用与未来挑战。

课程十二：结合超构表面的近零功耗MEMS光热开关

老师：华中科技大学 研究员 赖建军（点此查看老师简介）

随着物联网（IoT）技术在各行各业的广泛应用以及各类智能终端设备的快速普及，市场对智能传感器的需求持续增长。然而，大规模部署的智能传感器节点对能源供应提出了严峻的挑战，尤其是在无人值守场景下，如何保障智能传感器长期稳定运行已成为制约物联网发展的关键问题之一。这一挑战促使研究人员不断探索智能传感器节能降耗及近零功耗技术。为此，华中科技大学赖建军团队提出一种结合U型热双材料悬臂梁结构和超构表面（Metasurface）的MEMS光热开关，用于构建近零功耗红外感知系统，以达到根据目标红外辐射特征谱能量直接驱动开关动作的目的。由于该MEMS光热开关能够检测和判别多光谱特征的红外目标，并可在无需持续电能消耗的情况下实现事件触发，因此为新一代自主运行、长寿命物联网传感器节点提供了一种具有应用前景的解决方案。本课程首先介绍MEMS光热开关需求，然后综述MEMS光热开关研究进展并讲解设计与制造技术，重点剖析“结合超构表面的近零功耗MEMS光热开关”，最后进行技术总结与应用展望。
课程提纲：
1. 低功耗MEMS光热开关需求；
2. MEMS光热开关研究进展；
3. MEMS光热开关设计与制造；
4. 结合超构表面的近零功耗MEMS光热开关；
5. MEMS光热开关技术总结与应用展望。

课程十三：基于光学MEMS的光谱/偏振成像技术及其应用

老师：西北工业大学 教授 虞益挺（点此查看老师简介）

传统的光学成像系统受限于单一的光强信息记录，难以全面表征目标的物化属性与结构特征。通过引入光谱和偏振成像技术，多维度光学信息的捕获使成像系统实现了从“视觉呈现”向“智能理解”的跨越，大幅提升了目标识别、环境感知以及定量分析能力。随着光学MEMS技术的不断发展，MEMS可调谐滤波器、MEMS微镜、MEMS光栅和MEMS偏振调制器逐渐成为实现光谱和偏振成像系统的核心器件，助力实现多维度信息的高效获取。展望未来，借助MEMS与CMOS集成技术，可以实现光学MEMS、光电探测器及控制电路的单片集成，再通过深度融合人工智能（AI），从而打造超小型多维信息感知系统，赋能各种移动设备和可穿戴设备。本课程概述光学MEMS技术，介绍光学MEMS器件设计与制造，深入讲解基于光学MEMS的光谱/偏振成像技术及其应用。
课程提纲：
1. 光学MEMS技术概述；
2. 典型光学MEMS器件设计与制造；
3. 基于光学MEMS的光谱成像技术及其应用；
4. 基于光学MEMS的偏振成像技术及其应用；
5. 基于光学MEMS的光谱/偏振成像技术展望。

课程十四：MEMS可调谐F-P腔滤光芯片及光谱成像

老师：优尼科（青岛）微电子有限公司 研发副总 方鹏程（点此查看老师简介）

MEMS可调谐法布里-珀罗（F-P）腔滤光芯片通过调节驱动电压，控制F-P腔间隙，实现谐振透射波长的连续调谐，从而对不同波长的光谱信息进行选择性透射和分离，具备宽光谱覆盖范围下的窄带滤光能力。相比传统的光栅、棱镜等分光器件，MEMS可调谐滤光芯片具有体积小、功耗低、调谐速度快等优势，其响应时间可达到亚毫秒甚至微秒量级，同时兼具良好的CMOS工艺兼容性和批量制造能力，是新一代微型光谱相机的核心器件。优尼科（Unispectral）自主研发的MEMS可调谐滤光芯片环境适应性强，拥有完善的闭环回路补偿系统。低成本的红外摄像头借助这种MEMS可调谐滤光芯片可以实现700～950 nm快照式光谱成像功能（经过多次曝光，每一帧捕捉一个特定波长光谱，形成多光谱数据集），适用于人脸支付设备、智能手机、智能家电、智能驾驶等大众消费市场。本课程概述微型光谱成像技术，重点讲解MEMS可调谐滤光芯片原理与技术，并介绍MEMS光谱相机及典型应用案例。
课程提纲：
1. 微型光谱成像技术概述；
2. MEMS可调谐F-P腔滤光芯片原理与方案；
3. MEMS光谱芯片与计算光谱技术；
4. 从MEMS光谱芯片到光谱相机；
5. MEMS光谱成像应用案例与发展趋势。

课程十五：光学MEMS器件可靠性分析

老师：东南大学 副教授 王磊（点此查看老师简介）

光学MEMS器件可靠性是决定其产业化成功与否的核心因素，科学的评价体系与分析手段是识别、定位及预防器件失效的工程基础。由于光学MEMS器件同时涉及力学、光学、电学和材料学等多个科学领域，因此其可靠性问题远比传统IC器件复杂，失效机理涵盖机械疲劳、结构蠕变、残余应力释放、接触粘附、电荷俘获、电学击穿、材料退化、光学损伤、环境影响和封装失效等众多方面。提升光学MEMS器件的可靠性必须贯穿于“设计-制造-封装-测试-应用”的全生命周期。本课程详解光学MEMS器件失效机理、工程分析与可靠性评价，并以MEMS微镜为例阐述失效问题，给出可靠性策略建议。
课程提纲：
1. 光学MEMS器件失效机理；
2. 光学MEMS器件工程分析与可靠性评价；
3. 光学MEMS微镜失效案例简析；
4. 光学MEMS器件可靠性策略建议。

六、培训报名及培训赞助咨询

报名咨询：请发送电子邮件至[email protected]，邮件题目格式为：报名+光学MEMS技术及应用+单位简称+人数。

培训赞助：请致电联系彭女士（17368357393），或麦姆斯咨询固话（0510-83481111）。

麦姆斯咨询
联系人：彭女士
电话：17368357393
E-mail：[email protected]