热辐射探测器因其应用广泛而受到各界的广泛关注.其中,非制冷型热辐射探测器以其体积小、价格低和可靠性高而倍受瞩目.目前,主流的非制冷型热辐射探测器是探测热敏材料吸收热辐射后的电阻变化.探测单元和读出电路的复杂设计和制作过程使得器件的价格过于昂贵而无法得到广泛应用.最近,利用光学读出的二维热成像阵列已经出现.光学读出系统可以同时把被吸收的热能转化为可见光图像.相对于电路读出的热成像系统,光学读出的系统不需要电子引线和扫描电路,制造的成本大幅度下降;噪声水平不和温度成指数关系,不需要制冷;单元的温升可以达到其辐射极限.但是,现有的探测系统存在以下问题而无法得到应用:1)衬底的反射造成入射能量的利用率大幅降低.2)器件必须工作在高真空下.3)释放结构工艺难度大,微梁容易发生粘连而永久失效.针对以上问题,该文提出了一种新型利用光学读出的热探测系统.此探测系统的核心器件由微悬臂梁阵列构成,阵列中每个微悬臂梁都可以独立的把吸收的热辐射转化为可以被光学系统探测的热变形.该文分别对微悬臂梁阵列探测器进行了力学和热学的设计、工艺流程设计,并且设计了专门的高精度温度控制系统和集成化的光学探测系统,提出了快速线性标定方法,并为后期改进提出了方案.首先,在探测器设计方面,该文进行了单元的热学设计和力学设计,对变形结构的变形性能进行了实验测定和数值模拟,对隔热结构进行了有限差分的数值模拟,给出了单元的热响应速度的估算提出了非嵌套式的间隔镀金多级热变形放大方案,并且设计了一系列嵌套型放大方案,进行了相应的Ansys有限元计算;并且,针对工艺提出了金属阳伞作为隔热结构,给出了理论计算结果,对设计进行了优化;根据不同探测器的结构特征,进行了专门的工艺流程设计.另外,在探测系统方面,该文设计了高精度的温度控制系统,实现了0.01K的温度控制;提出了集成化的光路设计方案,并且对结果进行了处理和讨论,提出了探测结果的快速标定的方法,进行了热图像的标定和误差来源的分析,进而提出了基础温度漂移的按列整体补偿方案,提出了利用微轴杠杆的变形增大方案.正文中对以上工作做了详细的描述.