空间光调制器是自适应光学系统中用来实时校正畸变波前的一个核心器件,其发展水平从某种意义上代表了自适应光学技术的发展水平。为了满足大口径天文望远镜波前畸变校正和人眼视网膜成像系统中大幅度高阶像差校正的需要,空间光调制器不仅要有小体积、大行程,而且要有很高的驱动单元密度。基于MEMS技术的静电驱动空间光调制器以其体积小、能耗低、单元密度高、响应速度快以及与集成电路兼容性好等优点而成为空间光调制器的一个重要发展方向。　　 本论文首先在受力分析和常规力学模型的基础上,建立了静电吸引型分立表面空间光调制器在残余应力作用下的机械力学模型,并用此模型讨论了残余应力对器件性能参数的影响。在弹簧总长度相等的条件下,采用有限元方法对L、U、S和O形等四种弹簧结构静电吸引型驱动器的特性进行了分析与比较,发现L形弹簧驱动器的行程最小,静电吸合电压最低; O型结构弹簧驱动器的行程最大,静电吸合电压最高。　　 为了减少湿法腐蚀释放结构时出现静态粘连的几率,设计了周边固支结构的静电吸引型空间光调制器并利用polyMUMPs(polysilicon Multi-Users MEMSProcesses:polyMUMPs)表面多晶硅工艺制作出了样片,在80v驱动电压下测得了0.66μm位移量。同时,对连续表面MEMS空间光调制器进行了理论分析和机械建模,并用表面多晶硅工艺加工出了16单元连续表面空间光调制器样片,测试结果表明:器件在150v电压下静态位移为0.7μm,具有很好的动态响应特性和很快的响应速度；镜面谐振频率高达36kHz。　　 为了消除常规静电吸引型MEMS驱动器存在的静电吸合效应及其对行程的限制,基于静电场的非均匀分布可以产生排斥力的原理,设计了L形弹簧结构、蜿蜒弯曲结构、六边形梳齿结构和复合结构等四种静电排斥型空间光调制器。对L形弹簧结构进行了详细的机械建模和理论推导,并加工出了各种结构器件的样片。在120v的电压下,边长为300μm和400μm的L形驱动器位移量分别达到了3.6μm和4.0μm,远远超过了同样工艺制作的静电吸引型驱动器的最大位移量。边长400μm的三层结构L形空间光调制器的位移量在100v电压时也达到了1.65μm。同时,对其它三种结构器件也进行了实验测试。　　 最后,研究了MEMS空间光调制器的光学特性。对释放孔的衍射效应进行了理论分析和实验测试,结果表明衍射会减小中央零级反射光的能量,而使得能量分配到其它高级反射光中;高阶反射光束会导致自由空间光学系统的串扰。同时,用Zemax软件对60单元分立表面MEMS空间光调制器进行了建模与仿真,并分析了残余应力引起的表面弯曲对其像差校正能力的影响,结果表明:残余应力越大,表面曲率半径R和斯特列尔比SR则越小,像差校正能力则越差；残余拉应力和残余压应力对斯特列尔比SR变化的影响规律是一致的。　　 本论文系统研究了静电驱动MEMS空间光调制器的特性,成功设计了能够消除静电吸合效应的静电排斥型MEMS空间光调制器,从而增大了行程和波前校正的动态范围。本文的研究成果对于静电驱动MEMS空间光调制器的设计与制作具有重要的参考价值和指导意义,对自适应光学技术的发展也有很大的促进作用。