微光學技術及微系統-全49集

微光學

微光學（micro-optiCS）是20世紀90年代的產物，其中包括微米尺度的光學表面微結構，其在日本稱為微小光學。微小光學是廣義上的微光學，不是物理意義上的微光學。自從微電子學的微細加工技術發展以來，在光學這個學科上就產生了微光學這個前沿學科分支。因此，微光學是一個知識密集、前沿和技術先進的新的光學學科分支，被譽為光學新技術，代表著光學領域的科學前沿。

微光學是一門屬於多門前沿學科交叉領域的新興科學，是光學與微電子學和其他科學相互滲透、交叉而形成的前沿學科。光學儀器的微型化及微系統工程的開發迫切要求系統結構及光學元件的微型化，從而推動了微光學的發展，而電子技術又為微光學的發展創造了條件。微光學借助於微電子工業技術的最新研究成果，是國際上最前沿研究方向之一，並具有廣泛的應用前途。

微系統技術

微系統技術簡稱MST，它的基本工藝技術是硅的腐蝕和鍵合。

MST 的前景是壯觀的，其工藝是從集成電路加工派生出的批量加工技術。預期，MST將會同集成電路一樣，通過新的而且便宜的產品來改變人們的生活。MST的潛在應用包括汽車裡的壓力傳感器和加速度計，也包括流量傳感器、溫度傳感器、力傳感器、位置傳感器、磁場傳感器、化學傳感器、光傳感器、紅外輻射產傳感器等，MST不但便宜，而且具有獨特的性能。我們認為，下一代的器件將使用微泵、流量傳感器、微混合器、微篩、微反應器等，在醫藥、過程控制、化學分析等領域應用在生物、化學和生化分析系統中。再向未來做進一步展望，微型機器人將應用在電荷耦合器件（CCD）照相機中，對CCD芯片的位置做主動的優化；也可以應用在CD設置中，用來定位光學元件；還可以幫助外科醫生做手術；可以維修其它微系統；微機器人能夠在超淨間執行操作和檢修任務。以上列出了最近幾十年內MST的一些可能應用，有許多可能沒有列出，因為MST的發展在很大程度上具有不可預料性。

目前我們必須解決很多問題，這些問題是與工藝的控制相關的，我們必須掌握如何設計微系統，必須開發使用與微系統的設計、模擬和仿真工具。隨著系統尺寸的縮小，我們正面臨許多物理和化學上的新問題。我們必須把三維上的尺寸、原理、設計和工藝轉化成平面的，或2.5維的原理、設計和工藝。

微觀世界與宏觀世界有很大的差別。微觀世界中，表面力起到了主要作用，例如表面張力和表面摩擦力等。只有在特殊場合。慣性力和質量對微系統才有意義，如加速度計和重力傳感器，而靜電力和流量剪切力將使機械機構產生嚴重的變形。流量具有非常小的雷諾數，所以所有的流量都相當黏滯。在微米級系統中表面看起來非常粗糙，但機械結構卻非常硬和結實，周圍的溫度將由於強烈的Brownian移動而發生變化。