为揭示太赫兹频段雷达目标散射特性, 基于高频电磁计算数据研究了太赫兹雷达高分辨成像方法.考虑到传统三维雷达成像面临的大数据量问题, 提出了一种成像结果类光学图像的高分辨成像方法——方位/俯仰成像方法, 通过推导其点扩展函数分析了该方法在高分辨率与散射点识别方面的优势.基于电磁计算数据的仿真与分析表, 高频计算方法可以快速准确计算太赫兹频段理想导体目标RCS, 高分辨成像结果可以分辨目标亚波长量级的细微结构特征.因此太赫兹雷达成像技术可获取目标更加丰富和精细的信息, 为目标识别带来益处.

陈述了一个基于单端共栅与共源共栅级联结构的超宽带低噪声放大器(LNA).该LNA用标准90-nm RF CMOS工艺实现并具有如下特征: 在28.5～39GHz频段内测得的平坦增益大于10dB；-3dB带宽从27～42GHz达到了15GHz, 这几乎覆盖了整个Ka带；最小噪声系数(NF)为4.2dB, 平均NF在27~42GHz频段内为5.1dB；S11在整个测试频段内小于-11dB.40GHz处输入三阶交调点(IIP3)的测试值为+2dBm.整个电路的直流功耗为5.3mW.包括焊盘在内的芯片面积为0.58mm×0.48mm.

采用相对灵敏度为3.61×10-6cm-1Hz-1/2的QCL气体检测系统对室温下的甲醛气体进行了吸收光谱的测试, 采用F-P标准具对系统进行相对频率校准, 根据此波段甲烷的吸收谱线对甲醛吸收光谱进行绝对频率校准.当调谐QCL工作温度为-15℃～20℃, 以每5℃变化时, 采集并处理相应的频率调谐光谱.采用He, Ne, Kr, O2和CO2作为本波段的非吸收性缓冲气体作用于甲醛, 通过计算光谱数据得出1253.14392cm-1处甲醛的吸收线强度.给出了N2中的展宽光谱以及相应的光谱数据处理残差结果, 并对结果进行了分析.

报道了320×256元InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外焦平面阵列探测器的研制和性能测试.采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料, 器件采用PBIN结构, 红外吸收区结构为14ML(InAs)/7ML(GaSb), 焦平面阵列光敏元尺寸为27μm×27μm, 中心距为30μm, 通过刻蚀形成台面、侧边钝化和金属接触电极生长, 以及与读出电路互连等工艺, 得到了320×256面阵长波焦平面探测器.在77K温度下测试,焦平面器件的100%截止波长为10.5μm, 峰值探测率为8.41×109cmHz1/2W-1, 盲元率为2.6%, 不均匀性为6.2%, 采用该超晶格焦平面器件得到了较为清晰的演示性室温目标红外热成像.

提出一种基于集合卡尔曼滤波的一维数据同化系统, 对不同深度土壤层的水分含量进行同化, 该系统的模型算子为分布式水文模型, 观测算子是积分方程模型和条件温度指数模型.于2008年6月1日至7月2日在黑河流域进行了同化实验, 结果表明, 集合卡尔曼滤波能较好地处理强非线性问题, 与单独DHSVM模型模拟土壤水分含量相比, 同化的表层和根层土壤水分含量精度有明显提高, 其中盈科站表层的均方根误差和平均误差分别减小了0.0217和0.0329, 根层的均方根误差和平均误差分别减小了0.0193和0.025；临泽站的精度也有明显提高, 表明多源遥感数据的同化在地表土壤水分含量的估计中具有较大的潜力.

针对激光对推扫相机干扰效应及其干扰机理等疑难问题, 构建了一套推扫相机激光干扰实验系统.描述了实验系统组成、实验方法和步骤, 开展了激光对推扫相机干扰实验, 给出了实验结果.从线阵CCD探测器的结构和图像处理层面出发, 对出现的干扰现象进行了机理分析, 利用实验数据拟合出了相机入瞳激光功率与干扰面积的对应关系, 分析了影响推扫相机输出图像上激光干扰面积的主要因素, 并与激光对凝视相机的干扰进行了比对分析.该研究成果可应用于激光对推扫相机干扰效果评价和相机激光防护研究等方面.

介绍了220GHz同轴腔回旋管的设计, 工作模式为TE04圆电模式.采用自洽非线性理论对谐振腔的工作参数进行了参数优化, 选取工作电压50kV, 工作电流10A, 工作磁场8.4Tesla.设计的同轴型双阳极磁控注入式电子枪, 电子注速度横纵比1.5, 速度零散5.2%.并采用粒子模拟方法进行了整管仿真.理论计算与粒子模拟结果表明, 设计的220GHz同轴腔回旋管有望获得200kW以上的输出功率与40%以上的互作用效率.

利用理论分析和仿真模拟相结合的方法对带状电子注的产生进行了系统的研究,并提出了一种带状注电子枪的设计方法.首先通过理论分析,提出了一种计算带状注电子枪结构参数的迭代算法,即根据注电压、注电流、电子注注腰处半厚度、阴极半厚度和阴极宽度,计算出带状注电子枪的阴极柱面半径、阴阳极间距、阳极柱面半径和射程等主要参数；在此基础上,通过仿真模拟,为毫米波真空电子器件设计了一种带状注电子枪.

报道了一种基于氧化镁掺杂的周期性极化铌酸锂的高功率、窄线宽的2.1μm近简并单谐振光学参量振荡器.该光学参量振荡器使用一台自行搭建的近基模调Q线偏振Nd: YAG激光器作为抽运源,抽运光经过聚焦后二次抽运四镜驻波腔结构的周期性极化铌酸锂光学参量振荡器,实现了稳定的高功率和高光束质量2.1μm激光输出.利用体光栅作为输出镜,在重复频率为10kHz时,产生的2.1μm激光线宽小于2nm,最高功率为8.4W,水平方向和竖直方向的光束质量因子M2分别为3.8和4.1.

通过熔融共混然后压片的方法将碳黑(CB)颗粒分散在对太赫兹光透明的高密度聚乙烯(HDPE)基体中, 采用太赫兹时域光谱装置测量了该体系的介电信息, 首次尝试采用反向有效介质理论, 在CB浓度固定、只改变去极化因子的情况下, 提取了CB颗粒在该波段的介电常数实部和虚部、折射率和吸收系数等信息.研究发现, 从不同浓度的复合体系中提取的数据吻合较好, 结合直流电导率测量结果发现去极化因子与体系内部颗粒的浓度和存在状态紧密相关, 在逾渗阈值处去极化因子显著降低.采用偶极子弛豫模型对提取的结果进行了理论分析, 得到了CB颗粒的弛豫时间、弛豫强度和电导率等信息.

使用聚焦离子束刻蚀的方法制备了不同间距的表面等离子结构阵列,研究了由方形和圆形所构成的阵列在不同间距下的光学反应.实验表明, 粒子之间耦合效应随着间距的显著减小而逐渐变强,从弱耦合变化为强耦合状态.当间距小于30nm时,发现耦合增强的反射效应,共振波长也会随着间距的减小而发生红移.将制备的超小间距纳米阵列和傅里叶变换光谱仪的ATR附件相耦合,实验验证了相关阵列结构在红外光谱增强方面的显著效果.相关的发现和表面等离子阵列结构可以在传感、探测和光谱增强等方面取得一定的应用.

对Landsat TM/ETM+数据进行抽样统计分析基础上, 把Landsat TM/ETM+的红外、短波红外和近红外等波段数据相结合, 采用窗口动态阈值算法构建燃烧区识别模型；在此基础上, 为定量生成火线轮廓参数, 通过连通性判断、孔洞填充、小斑块去除和边缘细化等图像处理方法对识别的燃烧区进行处理；并在ENVI 4.8+IDL语言环境下, 实现了基于Landsat TM/ETM+数据自动生成火线轮廓参数算法处理过程的程序化.结果表明, 总体判对率为86.44%, 总体误判率为13.56%(其中漏判率为1.77%, 错判率为11.79%)；该方法可满足林火扑救中对火线轮廓参数定量宏观监测的应用需求.

采用Bessel和Hankel函数级数模技术,对不同多壁碳纳米管在红外波段的电磁散射特性进行了研究.结果表明, 不同半径、不同纳米管数目对入射的横磁波与横电波的散射现象产生不同的影响.在横磁波垂直入射时,不同结构多壁碳纳米管对其频率的选择性不明显,相同半径纳米管对横磁波的散射强度随纳米管数目的增加而增强, 但其峰值不变;而在横电波入射时,不同结构多壁碳纳米管表现出强烈的频率选择性,其散射强度随半径、管数目的增加而明显增强.研究结果对利用碳纳米管进行红外波段的探测具有一定意义.

采用模糊自适应共振神经网络建立红外与可见光各自的背景模型；依据多值免疫网络模型, 将红外背景模型视为B细胞, 可见光背景模型视为T细胞, 设计一系列免疫应答策略来协同建立B细胞与T细胞的交互模型, 并以此分析各像素点的背景模糊隶属度来检测目标.实验结果表明, 该算法的F1指标高达96.4%, 能有效协同互补红外与可见光信息, 检测出复杂场景下的目标.

提出了一种基于光滑圆波导结构的高阶TEmn模圆极化器.运用耦合波理论和数值计算方法对93GHz TE5,1模圆极化器进行了研究和设计.设计的圆极化器由过渡段和移相段组成, 结构简单, 易于实现.在88～98GHz的频带内, 最大轴比低于1.18.空间辐射测试结果证明了这种高阶圆极化器的性能.为高性能的低阶波导模式圆极化器的设计提供重要参考.

利用高斯模型模拟不同的藻类垂向分布结构, 研究其对于典型叶绿素a反演算法波段比值法的影响.结果显示, 藻类垂向分布不均一性导致了叶绿素a浓度反演结果与藻类生物量间不存在一一对应的关系；藻类分布集中于水面以及水下0.5m水深时会严重干扰波段比值反演算法的准确性, 说明当水体表面存在藻华现象时, 将导致反演算法失效；若排除此类情况, 波段比值法与水体表层0.25m处叶绿素a浓度、0~0.25m、0~0.5m水深范围内平均叶绿素a浓度值之间具有独立于藻类生物量以及藻类垂向分布的相关性；内陆湖泊叶绿素a反演算法与藻类垂向分布模型相结合, 是获取藻类生物量的必要条件.

利用有限的标记样本, 将其作为硬性约束加入矩阵分解中；同时构建局部邻域graph, 挖掘数据的流形结构并保持局部的不变特性, 提出一种基于矩阵分解的高光谱数据特征提取(FEMF)方法.经过矩阵分解, 使得原始高维光谱特征空间中相近的数据在低维空间中仍然相近, 而相同类别的标记数据则被投影到同一个位置.这样的低维表示具有更强的判别性能, 从而得到更好的分类和聚类效果.该方法的求解过程是非凸规划问题, 同时给出了一个乘性更新规则获得局部优化解.最后, 对真实高光谱数据进行特征提取验证了该方法的有效性.

分析了简单“对称三角线性调频(STLFM)”连续波测距测速激光雷达体制及其局限性, 提出了“双本振”、“双调制双本振”、“双频双调制双本振”相干激光雷达体制, 不同程度提升了简单STLFM体制激光雷达的测距动态范围及探测重复频率等性能.对三种体制中涉及到的关键理论进行了仿真分析, 对探测精度进行了分析并提出了进一步提高测距精度的措施, 仿真分析了采用脉冲积累降低对发射功率需求的能力.几种体制对比表明“双频双调制双本振”对称三角线性调频连续波测距测速激光雷达体制具有大测距动态范围、高探测重频、能有效降低对发射功率的需求等优点.