基于纳米光栅的近场泰伯自成像效应，提出了一种具有双层光栅透射检测的单片集成三轴系统的设计方案。通过双层光栅的平面内运动和平面外运动检测X、y和z轴加速度。通过分别模拟加速度计结构和双层纳米光栅结构的尺寸，计算结构灵敏度和光学效应灵敏度，完成了器件的优化设计和仿真。仿真结果表明，单片三轴微加速度计的面内探测灵敏度为1.67m/gn，离面探测灵敏度为1.41m/gn。结合纳米光栅光学效应的优化模拟，平面内X轴和y轴的加速度计灵敏度为0.038V/gn，平面外z轴的加速度计灵敏度为0.406V/gn。