迄今为止,纳米加工技术的进步推动了微纳光学天线获得进一步的深入研究。通过光学天线可在微/纳米尺度上实现电磁波包括雷达波和光波的快速共振性响应和调控,为纳米特征尺寸的光波感应、操控和输运提供可行途径,已显示出广泛的潜在应用前景。聚焦离子束扫描电子显微镜系统(FIB-SEM),以其束能大、加工精度和效率高、微纳光学结构的制备工艺相对简化等特征,在制作微纳光学天线方面显示独特优势。考虑到现有FIB-SEM系统的特殊物性,其有效加工尺寸目前仍徘徊在200μm×200μm范围,已难以满足多样化微纳光学天线的加工需求,显著增大FIB-SEM系统的有效刻蚀面积变得尤为迫切和重要。本文围绕FEI公司生产的Helios NanoLab G3CX双束FIB-SEM设备建立改进方案,面向刻蚀厘米级尺寸光学天线的聚焦离子束精密位移加工平台开展研究工作。论文的主要工作如下:首先,针对在多种材料上刻蚀加工小尺寸微纳光学天线所暴露的问题,分析FIB-SEM系统刻蚀加工微纳光学天线其外形尺寸受限的主要原因,设计了可与该系统耦合的小型化精密位移加工平台方案。通过建立永磁同步电机数学模型,分析对精密位移加工平台采用矢量控制的原理和优势,确立I_d=0矢量控制作为永磁同步电机的变频调速方法。通过设计电流环、速度环和位置环的三闭环伺服控制体制,使聚焦离子束刻蚀加工平台实现精准移位与定位。其次,将设计方案中的机械结构、硬件电路以及软件设计具体化。通过仿真计算确定滚珠丝杠副的参数和电机指标,构建详细的三维机械结构。采用DSP和伺服控制芯片搭建控制系统硬件电路,从而显著减少DSP计算量并提高响应能力。使用CCS集成开发环境编制了调试伺服控制系统的软件程序。最后,对控制系统开展仿真结果分析以及硬件效果分析与评估。从基于MATLAB的系统仿真和硬件测试结果可见,伺服控制系统响应速度为0.05s,定位精度为1μm,相电流信号波形趋近于正弦,速度相对误差小于2%。所开展的第一阶段的小尺寸光学天线加工实验的典型结果为:在金、氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)和硅等材料上成功刻蚀小尺寸微纳光学天线,测试了633nm激光激励下的表面等离激元产生和分布的光学天线效应。为基于聚焦离子束精密位移加工平台进行大尺寸光学天线的加工制作,奠定了工艺和参数基础。