微型集成扫描光栅微镜是一种将光栅集成于扫描微镜之上同时具有分光和扫描功能的新一代微型光学分光器件,具有小体积、低功耗、低成本、高集成度等显著特点,是光谱分析检测装备的公共核心部件。论文面向新一代低成本高性能微型近红外光谱仪对核心分光元器件的迫切需求,开展高性能、低成本微型集成扫描光栅微镜关键技术研究,具有重要的科学意义与迫切的应用需求。论文针对当前微型集成扫描光栅微镜存在的衍射效率低、镜面尺寸小、功耗高、角传感器性能差等问题,首次提出了基于Al N薄膜的压电式集成扫描光栅微镜新结构,建立了相应的有限元模型,突破了高衍射效率的闪耀光栅、大镜面微镜、低功耗压电微驱动器和压电式差分角传感器的一体化单片集成设计与兼容加工等关键技术,首次成功研制出基于Al N薄膜的压电式单片集成扫描光栅微镜原理样机。测试结果:样机的衍射效率为40%以上（800 nm—1800 nm）,谐振频率860.4 Hz,在40 Vpp驱动电压下微镜最大扫描角度±5.9°,功耗90.16μW（微镜扫描角度±4°）,且具有优于500 g的抗冲击和优于15 g（20 Hz—2000 Hz）的抗振动能力,集成的压电式差分角传感器的灵敏度、线性度、信噪比和分辨率分别为788.7 m Vpp/°、0.9997、69.7 d B和0.02°。同时,针对抗高冲击和更低成本的微型集成扫描光栅微镜的需求,首次提出了新一代基于FR4（Flame Retardant 4）的电磁式扫描光栅微镜新结构,建立了器件的动力学模型和角传感器模型,基于成熟的低成本PCB制造技术成功研制出FR4基电磁式扫描光栅微镜原理样机。测试结果:样机的谐振频率为270.6 Hz,在75 m Arms驱动电流下微镜最大扫描角度±6.2°,功耗7.58 m W（微镜扫描角度±4°）,且具有优于2000 g的抗冲击和优于20 g（20 Hz—2000 Hz）的抗振动能力,集成的电磁式差分角传感器的灵敏度、线性度、信噪比和分辨率分别为916.0 m Vpp/°、0.99993、80.5 d B和0.007°。在分别完成了两种器件原理样机测试与分析的基础上,基于重庆大学微系统中心自主研制的微型近红外光谱仪平台,对论文研制的两种集成扫描光栅微镜开展了应用验证。实验结果表明,两种集成扫描光栅微镜均能满足低成本、高性能微型近红外光谱仪的应用需求。论文的主要研究工作是:（1）分析了微型集成扫描光栅微镜的国内外研究现状以及当前存在的科学与关键技术问题;针对微型近红外光谱仪的迫切需求,确定了论文的研究目标和研究内容;（2）提出了基于Al N薄膜的压电式集成扫描光栅微镜新结构;基于光栅理论和PCGrate光栅设计软件,完成了集成闪耀光栅的理论分析和参数优化设计;基于压电微驱动器的本构方程,完成了压电微驱动器的理论分析、压电层与衬底层厚度的优化设计;基于机械振动理论,对器件进行了动力学分析;基于有限元仿真软件ANSYS,建立了相应有限元模型,完成了器件结构参数和集成角传感器的优化设计以及器件级仿真分析;（3）开展了基于Al N薄膜的压电式集成扫描光栅微镜关键加工工艺研究,完成了相应MEMS加工工艺流程和掩膜版图设计,研制出原理样机;搭建了相应测试平台,完成了器件的性能测试;（4）提出了新一代基于FR4的电磁式扫描光栅微镜新结构,建立了器件的动力学模型和角传感器模型,完成了结构参数的优化设计;采用有限元分析软件ANSYS和Ansoft Maxwell完成了器件级性能仿真分析;（5）制定了硅光栅单元的加工工艺流程,完成了FR4微镜的PCB版图、封装结构和器件的整体装配流程设计,完成了原理样机的加工装配与性能测试;（6）综合对比两种器件的性能,完成两种器件在微型近红外光谱仪中的应用验证,结果表明:两种器件均能满足光谱范围为800 nm—1800 nm的微型近红外光谱仪应用需求。