可调谐滤波器是光通信系统中的重要元件,但由于其体积大、调谐范围窄、响应速度慢、分辨率低和成本高等缺点,应用受到诸多限制。近年来,基于MEMS技术的F-P可调谐滤波器因性能指标良好而受到人们关注。本文以阵列式MEMS可调谐F-P滤光片作为研究对象,通过理论研究、结构设计、仿真分析,对其进行结构优化设计。首先对MEMS器件进行基础理论研究。从几何结构学、刚体动力学和物理参数三方面对微结构的微尺度效应进行分析,得出设计MEMS器件应具有较大的表面积与体积比,并且减小尺寸可有效降低功耗;研究了静电驱动的吸合效应,得出电极板在吸合前的最大位移是极板初始间隙的三分之一;根据雷诺方程,推导出平行矩形板的压膜阻尼系数公式。然后建立MEMS可调谐滤光片的静电力学模型,支撑梁模型和动力学模型,对结构进行稳态和瞬态分析。研究悬臂梁尺寸对静电驱动性能的影响,得出悬臂梁等效刚度系数对静电驱动特性有直接作用,并从理论和有限元仿真两方面对硅微悬臂梁进行等效刚度计算,结果表明理论计算和仿真结果相差在10%以内。由此对滤光片的支撑梁进行改进设计,最终用I字型梁替代L型梁;为了研究滤光片的瞬态响应情况,建立了系统的动力学模型,得出封装气压对瞬态响应有重要影响,并对比1000Pa、100Pa和10Pa三种气压,得出封装气压为10Pa时滤光片响应速度最快。最后对MEMS滤光片进行有限元分析。研究滤光片的稳态响应情况,对滤光片进行静电-结构耦合仿真,得到有限元仿真结果和理论计算结果一致;对滤光片进行温度仿真,得出温度变化时,镜片结构中的硅板和光学膜由于热膨胀失配引起结构变形,会改变F-P腔长度,影响滤波波长,因此如何解决器件热敏感问题还有待研究;此外进行模态分析,结果显示滤光片前两阶模态频率间隔在合理范围,器件工作时不会受到外界干扰。