提出了一种基于预应力的超低温漂光纤光栅封装方法并进行了实验测试, 通过分析光纤光栅的应力和温度交叉作用的原理, 结合硬铝材料和石英管材料不同的膨胀系数, 在光纤光栅上施加预应力的结构来解决光纤光栅温度补偿问题; 通过设计和制作含预应力的封装结构产生负温度效应的方法, 使封装的光纤光栅实现光纤光栅中心波长超低温度漂移。实验结果表明: 在温度为20~80℃的测试范围内, 这种封装结构可实现光纤光栅0.0002nm/℃的超低温度漂移, 而且具有良好的稳定性和一致性。

短沟道效应对器件性能的影响不可忽略, 高k/金属栅极(High-k/Metal Gate, HKMG)器件可以很好地抑制短沟道效应。HKMG器件中金属栅极的制备工艺有前栅极制造工艺和后栅极制造工艺, 其中虚拟栅去除(Dummy Poly Removal, DPRM)过程是后栅极制造中一道至关重要的制程。由于P型MOS管和N型MOS管的金属栅极填充材料不同, 制造工艺中要先完成一种MOS管金属栅极的制作再进行另一种MOS管金属栅极的制作, DPRM后N型MOS管和P型MOS管交界处的结构形貌会直接影响金属栅极的填充, 进而影响器件性能。在电子回旋共振刻蚀等离子体源条件下, 探究DPRM工艺中过刻蚀过程的关键参数对NMOS管和PMOS管交界处结构形貌的影响, 进而总结出减弱N/P型MOS管交界处侧向凹陷程度的工艺条件。

We fabricated a simple, compact, and stable temperature sensor based on an S-shaped dislocated optical fiber. The dislocation optical fiber has two splice points, and we obtained the optimal parameters based on the theory and our experiment, such as the dislocation amount and length of the dislocation optical fiber. According to the relationship between the temperature and the peak wavelength shift, the temperature of the environment can be obtained. Then, we made this fiber a micro bending as S-shape between the two dislocation points, and the S-shaped micro bending part could release stress with the change in temperature and reduce the effect of stress on the temperature measurement. This structure could solve the problem of sensor distortion caused by the cross response of temperature and stress. We measured the S-shaped dislocation fiber sensor and the dislocation fiber without S-shape under the same environment and conditions, and the S-shaped dislocation fiber had the advantages of the stable reliability and good linearity.

在太赫兹成像技术研究中, 分辨率、成像时间和距离是非常关键的参数指标, 为了推动太赫兹成像技术的实用化, 特别是提高对隐藏危险物品的远距离快速预警检测能力, 提出被动式远距离太赫兹快速扫描成像系统。该系统采用单个太赫兹探测器和光机扫描相结合的方式。扫描子系统中, 将六面体转镜置于离轴三反镜系统的平行光路中, 使扫描范围从广泛研究中采用的物空间转换到像空间有效缩小了扫描区域, 缩短了成像时间。本套被动式扫描成像系统主要参数: 探测器频率0.34 THz, 成像距离10 m, 视场±1.5°×±1.5°, 成像分辨率3 cm, 成像时间1 s。

制备了胶体晶体,并利用胶体晶体的光子带隙对折射率传感进行了实验研究。从理论上分析了胶体晶体光子带隙中心波长的变化与折射率的关系。通过设计模具制备了胶体晶体-光纤结构,用扫描电镜对胶体晶体的表面进行了观察,并测量了胶体晶体的光子带隙的位置。结果表明胶体晶体的光子带隙的测试结果与理论分析相一致。设计了实验装置,利用光纤间的耦合对胶体晶体的光子带隙的变化进行了测试和分析。结果表明SiO2胶体晶体光子带隙的中心波长为1445.5nm,且在不同折射率液体环境下,其中心波长发生移动,能够形成新的传感机理。对胶体晶体在液体传感上的应用进行了探索。

提出了一个简单的基于洛伦兹力的方法来测量电流的光纤传感器。将两个铜载流导线被平行固定在绝缘的螺旋弹簧上，将两根光纤分别垂直固定在该载流导线上，载流导线通上电流时，导线间就会存在洛伦兹力的作用，从而引起弹簧变形，也就导致了光纤端面间距的变化。根据当前光谱的变化测得电流的大小及其变化。利用该实验装置对电流范围为1~5 A的电流进行了传感测量，时间响应大约为0.1 s，分辨灵敏度为10 nm/A。采用的弹簧的倔强系数K=0.1 N/m时，该装置的可测量程约为155 A。结果表明该装置简单易行并在较高电流环境中具有很好的应用价值。

研究了基于法布里珀罗(F-P)腔的干涉光纤瓦斯传感系统。利用微电子机械系统(MEMS)技术在硅片上制作含笼形分子A的聚合物，然后与光纤端面构成F-P腔。 基于笼形分子A的聚合物对瓦斯吸收和敏感的特性，通过分析干涉波长峰值的变化，获得浓度与波长的关系。从理论上分析了传感机理和通过瓦斯传感实验评价传感性能，以瓦斯气体样品验证其有效性。测量并对数据分析处理，解调出包含在干涉信号中的信息。实验结果表明，该传感器具有高的灵敏度和可靠性，并且该传感器具有较快的响应时间。

利用自行研制的紫外CCD光学多道分析器对太阳紫外辐射光谱进行探测。对太阳紫外辐射光谱进行的初步分析表明：太阳紫外辐射在一天内早晚小中午大，与太阳天顶角（SZA）变化呈相反相关；不同波段的辐射量不同，长波段的辐射量一般比短波段的辐射量大；太阳紫外辐射光谱强度受云的影响而衰减，且衰减依赖于波长，随波长的递减而减小。紫外CCD光学多道分析器不仅能够用于监测太阳紫外辐射总辐射量，而且可以精确分析各波长的辐射量，以及在不同大气状况下各波长辐射量的相对变化情况。

基于对光纤传输特性和胶体光子晶体制备方法的研究,提出了用外加电场控制的方法制备光子带隙位于通讯波段的FCC结构的胶体光子晶体,并用光纤系统测试胶体光子晶体的带隙特性。采用RSOFT模拟了胶体光子晶体的带隙,分析了带隙位于通讯波段时所需的胶体微球的基本参量(微球折射率和直径) 。采用自组装的方法,用步进电机控制玻璃基片向上的拉升速率,速率为5 μm/s,同时外加一电场。用扫描电镜观测胶体晶体的表面形貌,并设计了单模光纤系统测量胶体光子晶体的带隙特性。测试的透射谱线表明胶体光子晶体的带隙中心波长为1552 nm。测试结果和模拟结果具有很好的一致性,误差只有2 nm。

在激光鼠标工作原理的基础上,利用数字散斑相关方法对激光鼠标的定位原理进行了研究。设计实验得到散斑场并用数码相机拍摄。用图像采集卡采集CCD扫描数散斑图像得到的图像,将图像数字化,分析数据得到了图像最优采样的像素单元和图像位移两个参量。基于两个参量,实验采集散斑图像在一定的轨迹运动下的散斑场,用Matlab软件模拟,并比较分析了实验和模拟结果。结果表明,用数字散斑相关方法可以实现激光鼠标的定位功能,并且分辨力可达到1 μm,远高于市场上激光鼠标30 μm的分辨力。