基于薄膜铌酸锂干法刻蚀工艺不能获得高垂直度截面的特点，设计了一种基于折射率相近的填充材料作为模斑转换结构。所设计结构可兼容不同尺寸的输出光斑且整体结构的转换效率大于-0.28 dB。所提方案避免了薄膜铌酸锂干法刻蚀后的大倾角断面直接作为耦合端面时性能低的劣势，可提升薄膜铌酸锂电光调制器件在片上集成激光芯片的性能。三维模拟结果显示该结构对工艺误差不敏感、加工可行性高，为减小集成器件体积、降低成本及高密度集成提供可行方案。

制备了下包层为氟化镁、芯层为硫系玻璃的梯形光波导甲烷传感器，采用片上波长调制光谱技术，开展了气体检测实验，将仿真结果与实验结果进行了对比，证明了基于波长调制光谱的仿真模型的准确性。狭缝波导是常用的非悬浮波导气体传感器结构，优化了下包层为氟化镁、芯层为硫系玻璃的狭缝波导传感器结构，外限制因子达到了42%。根据实验测试得到的噪声幅值，理论研究了狭缝波导气体传感器和波长调制光谱技术结合的性能，分析了环境压强和工艺误差对狭缝波导气体传感器性能的影响。本工作为基于波长调制光谱的片上气体传感器的设计提供了指导。

胶质量子点作为一种半导体纳米晶体,具有量子产率高(约为100%)、辐射波长可调、性质稳定、折射率较高、可溶液处理和制作成本低廉等优点,被广泛用作微纳激光器的增益材料。基于胶质量子点的纳米尺寸(2~20 nm)和可溶液处理的性质,胶质量子点可以通过自组装的方式密集堆积形成高折射率微纳结构。为此,从胶质量子点激光器谐振腔的制备方面,总结了三类常见的胶质量子点微纳激光器,并对各自的特点进行了详细的分析。此外,还介绍了胶质量子点激光器与波导的片上集成,并着重介绍了模板辅助填充法这一集成方法。最后对胶质量子点激光器及片上集成在集成光子回路领域的发展进行了展望。

介绍了大面阵偏振长波量子阱红外焦平面探测器组件的研制进展。在640×512规模20 μm中心距面阵上, 偏振焦平面采用了2×2子单元设计, 子单元中每个像元分别刻蚀0°、 90°、 45° 以及135°方向的一维线性光栅, 来获得入射光不同偏振角度的信息。突破了长波量子阱材料外延和器件制备等关键技术, 制备出面阵探测器芯片, 实现了偏振长波红外探测的单片集成, 配上杜瓦和制冷机, 研制出噪声等效温差优于30 mK的长波偏振640×512量子阱探测器组件。

研究了CH4/H2/Cl2感应耦合等离子体刻蚀技术中的关键工艺参数对刻蚀性能的影响。通过对CH4/H2/Cl2气体流量及流量比的优化，在自行设计的InP/InGaAlAs多量子阱结构的外延片上，实现了一种高速低损耗、形貌良好的Bragg光栅制作方法。基于优化后的工艺参数制作了多周期结构的λ/4相移光栅，实现了单片集成的四波长1.3 μm分布反馈式激光器阵列。该激光器阵列中激光器的阈值电流典型值为11 mA，外微分效率可达0.40 W/A，且实现了边摸抑制比大于46 dB的稳定的单纵模激光输出。研究结果表明优化后的ICP光栅刻蚀工艺具有良好的刻蚀精度和可靠性。

设计了一种用于CMOS图像传感器时钟产生的电荷泵锁相环(CPPLL)电路。基于0.18μm CMOS工艺, 系统采用常规鉴频鉴相器、电流型电荷泵、二阶无源阻抗型低通滤波器、差分环形压控振荡器以及真单相时钟结构分频器与CMOS图像传感器片内集成。系统电路结构简洁实用、功耗低, 满足CMOS 图像传感器对锁相环低功耗、低噪声、输出频率高及稳定的要求。在输入参考频率为5MHz时, 压控振荡器(VOC)输出频率范围为40~217MHz, 系统锁定频率为160MHz, 锁定时间为16.6μs, 功耗为2.5mW, 环路带宽为567kHz, 相位裕度为57°, 相位噪声为-105dBc/Hz@1MHz。