微扫描镜通过往复的高速偏转运动来控制入射光束并投射在目标表面形成区域扫描,其反射光经过接收处理可获取空间物体的三维信息,是激光雷达系统核心扫描模块,在自动驾驶领域具有广阔应用前景。MEMS激光雷达应用场景对微扫描镜提出高性能要求:微镜具有大尺寸反射镜面,保证探测端光学系统的有效接收面积;微镜实现高频率谐振及大范围扫描视场,可以提高车载激光雷达的探测精度;微镜具备低功耗及抗冲击特性,适应车载震动工况。针对上述要求,开展适用于MEMS激光雷达场景的微镜研究,具有重要科学意义和市场应用价值。本课题针对大扫描角度、高谐振频率、高稳定性、低功耗和成本的微镜产品应用的迫切需求,提出新颖径向磁场分布理论模型,进行微梁结构优化设计和仿真,研制出电磁微镜原理样机并完成性能测试。主要研究内容如下:（1）本文调研了国内外激光雷达系统与MEMS微镜的研究现状和当前市场产品的功能特性,对典型的MEMS微镜工作原理、结构、驱动控制和工艺方案进行了分析,针对MEMS激光雷达的新型应用场景需求及微镜现有方案仍存在不足,确定了 MEMS双轴电磁微镜的主要研究内容与目标。（2）完成微镜和电磁致动器的结构设计与优化。提出基于径向磁场分布的新型磁场布置方式和扭转梁结构,分析微镜的电磁驱动原理。对比分析微镜的几种扫描模式,建立微镜系统的扭转运动模型、径向耦合磁场分布的理论模型,并设计双通道驱动电流信号的路径方案。根据扫描角度与谐振频率的参数指标需求和其相互制约影响关系,对反射镜面、框架和微镜扭转梁进行结构优化设计,最终选用蛇形折叠梁结构来提高微镜的偏转角度响应输出。使用有限元软件对微镜的动静力学特性（模态、谐响应、应力应变）和磁场分布情况进行模拟仿真分析,确定微镜主要性能指标的理论仿真数值。（3）研究微镜器件的加工与装配工艺。设计微镜加工工艺流程,在MEMS工艺中引入飞秒激光直写技术,实现无掩模化制备硅基与铜层的图形结构。设计微镜加工版图并研究关键加工工艺,采用ICP工艺刻蚀制备微镜的可动结构,分析湿法腐蚀与电镀工艺的均匀性影响因素,研究飞秒激光直写技术完成微镜的背部减薄与抛光、释放可动结构、制备驱动铜线圈结构。研究分析了激光加工参数对制备结构的形貌及尺寸影响规律,提高加工精度,并初步探索飞秒激光制备碳化硅微镜结构的工艺参数。订制永磁体结构,设计与制作微镜的封装结构。完成芯片单元与驱动线圈的组装,并对微镜与磁体进行装配。设计微镜的恒压源转恒流源驱动电路,制作PCB驱动板和搭建微镜的驱动控制实验电路。（4）完成微镜的性能测试实验。研究微镜的性能测试方案,搭建光路系统和测试平台,完成微镜的谐振频率、偏转角度、镜面平整度与工作稳定性等主要参数的测量。测试结果表明:反射镜面直径尺寸为3mm的MEMS微镜,在空气环境中慢轴谐振频率可达387Hz,在3.2V驱动电压的正弦信号下,扫描角度测量为±8.7°,微镜在线性工作模式下具有良好的偏转稳定性。综上所述,本课题研制的微镜原理样机验证了新颖的径向磁场布置方案的可行性,微镜主要性能参数的测量结果,表明了飞秒激光加工硅基微结构的可行性。本论文的研究成果对于拓展飞秒激光制备微结构与用于激光雷达的MEMS微镜具有实用价值,对于丰富电磁驱动微镜的工作原理具有学术意义。