提出一种用于台面探测器的新型电极结构.该结构通过在台面底部两次制备电极而获得接力电极.同传统的引出电极结构相比,这种接力电极结构不仅简化了从台面底部引出电极的工艺,而且能够增加台面顶部空间从而更有利于其它工艺的进行以及工艺集成.在200 W超声处理5分钟后,接力电极的高度和形貌都未发生变化.从倒焊互连的剖面SEM照片可以看出台面底部的接力电极是个整体,并且该接力电极结构完全可以应用在台面探测器中.

太赫兹(Thz)探测器工作在室温条件下极大地促进了太赫兹科学与技术的应用。超薄(10μm)钽酸锂(LiTaO3)晶片被用作太赫兹探测器敏感元材料。基于钽酸锂晶片太赫兹探测器在2.52 THz激光辐射源照射下, 20Hz斩波频率时响应率可达到8.38×104V/W, 等效噪声功率NEP)可达到1.26×10-10W。这种加工超薄钽酸锂晶片的方法为制备高响应率太赫兹探测器提供了一个可行的方法。

利用太赫兹时域光谱系统对三种反谐振波导的太赫兹谱进行了研究, 这三种波导分别是PMMA管型波导, PMMA自支撑结构波导和SiO2管型波导.该研究验证了三种波导的太赫兹传输基于反谐振理论, 并在实验上实现了PMMA自支撑结构波导超过2 THz的宽光谱传输.同时, 对基于反谐振原理的太赫兹物质传感进行了理论和实验分析, 为物质探测提供了一种可行的手段.

采用容性耦合匹配结构,基于0.1μm GaAs pHEMT工艺设计了一个Ka波段三级宽带功率放大器MMIC.为了辅助宽带功放设计, 提出了一组公式来分析这一匹配结构.在展示的功放中, 此结构同时实现了宽频带和高效率.功放处于饱和状态时, 测得在32~40 GHz频率范围内的PAE大于30%, 功率增益超过15.5 dB, 功率约20 dBm.这一结果证明了这种设计方法的有效性.

基于SiC衬底AlGaN/GaN异质结材料研制具有高电流增益截止频率(fT)和最大振荡频率(fmax)的AlGaN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs).基于MOCVD外延n+ GaN 欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小, 有效源漏间距(Lsd)缩小至600 nm.此外, 采用自对准工艺制备了60 nm T型栅.由于器件尺寸的缩小, 在Vgs=2 V下, 器件最大饱和电流(Ids)达到2.0 A/mm, 该值为AlGaN/GaN HFETs器件直流测试下的最高值, 器件峰值跨导达到608 mS/mm.小信号测试表明, 器件fT和fmax最高值分别达到152 GHz和219 GHz.

设计, 数值模拟和讨论了一种具有两个宽带和扁平的吸收带的超材料吸收器, 其中一个是腔共振吸收带, 另一个是电共振吸收带.电共振的吸收带由于空腔尺寸(d)或者介质层厚度(H)的增加而蓝移, 而腔共振吸收带则表现出红移的现象.同时, 电共振和腔共振吸收带可以通过优化吸收器的结构设计耦合为一个吸收带.最后, 数值模拟研究了入射角度的改变对电共振和腔共振吸收带的影响.利用不同波段的共振模式形成不同吸收带的方式提供了将双吸收带调制为单吸收带的可能性.

针对传统超材料的太赫兹响应调控难度大、程序复杂的缺点, 提出调节超材料太赫兹响应特性的一种新方法.该方法是在传统三层超材料的结构与材料参数均不变的情况下, 在中间介质层中引入一条附加的金属条, 仅通过调节该金属条的位置和线宽, 就能实现超材料对入射太赫兹波的响应频率、吸收峰值等的有效调节.结果显示, 当附加金属条由底层向表层的方向移动时, 超材料的响应频率红移.当金属条位于介质的中间位置时, 超材料的吸收率达到最大(99.98%).而且, 当金属条的线宽增大时, 超材料的响应频率红移、吸收增强.此外, 当太赫兹入射角≤45°时, 该超材料的中心响应频率稳定、吸收率峰值较高.但是, 当入射角＞45°时, 超材料的响应频率蓝移、吸收率峰值明显下降.根据这种新方法, 能够对超材料的太赫兹响应进行有效控制, 同时避免设计超材料结构的复杂过程.

为提高铂硅肖特基势垒红外探测器的量子效率, 文章将平坦的铂硅-p型硅金半接触界面设计成光栅结构, 利用光栅耦合激发表面等离子波效应提高铂硅红外探测器光耦合效率.采用严格耦合波分析方法优化了光栅结构参数以及模拟了探测器在等离子共振波长处的电场分布.最后探讨了光耦合效率与铂硅红外探测器量子效率的定量关系, 发现在3~5 μm波段光栅结构的量子效率较平坦结构能提高2倍多, 在波长3 μm和3.4 μm时分别提高294和2.5倍.

提出并实现了一种紧凑型偏振光谱仪, 该仪器采用光谱仪阵列, 使测量光谱范围覆盖可见光波段; 采用部分平行光路设计, 简化了测量配置和系统校准方法; 运用入射面旋转效应, 实现了偏振态的空间并行调制, 减少了测量时间.对多组样品测量的结果证明了该紧凑型偏振光谱仪测量的准确性.由于测量速度快、结构简单且易于在线集成, 该紧凑型偏振光谱仪作为一种实时在线测量工具极具潜力.

针对现有基于尖峰噪声电容平衡方法的单光子探测技术工作频率较低的问题, 设计了利用高速二极管平衡的InGaAs/InP雪崩光电二极管信号提取方案.配合高速信号处理电路, 实现了工作频率最高达700 MHz的近红外单光子探测器.雪崩二极管制冷至218 K, 在脉宽小于1 ns、重复频率700 MHz的门脉冲触发下, 当探测效率为10%时, 暗计数率为7×10-6/pulse, 后脉冲率为7.4%.该方案提供了一种重复频率连续可调宽带高速单光子探测方法, 结构简单且性能良好.

卫星偏振测量是气溶胶遥感的一种重要手段.气溶胶模型的准确性是影响卫星遥感气溶胶参数精度的关键因素之一.在卫星反演气溶胶算法中, 若忽略气溶胶粗模态贡献(星载偏振传感器气溶胶反演的一种常用假设)或选错气溶胶类型, 均会带来反演结果的误差.基于六种典型的气溶胶类型(沙尘型、生物质燃烧型、乡村背景型、污染大陆型、污染海洋型和重污染型)模型, 模拟研究了气溶胶模态和类型选择对卫星近红外偏振通道反演气溶胶光学厚度(AOD)的影响.利用矢量的辐射传输模式, 模拟分析了六种气溶胶类型在865 nm波长的大气偏振反射分布函数(BPDF); 发现大气BPDF与气溶胶粒子尺度密切相关, 粗模态对大气BPDF的贡献远小于细模态; 粗、细模态同时存在时, 大气BPDF反而小于仅细模态时的BPDF.在此基础上, 分析了“忽略粗模态贡献”和“选择错误气溶胶类型”两种情况下AOD的反演误差, 得到如下结论：(1)忽略气溶胶粗模态贡献, 会导致反演的细模态气溶胶光学厚度(AODf)偏小.六种典型气溶胶类型模型情况下, AODf反演结果可偏低12.3%～35.7%, 其中沙尘型气溶胶时AODf反演误差最大, 污染大陆型气溶胶时AODf反演误差最小.(2)若气溶胶类型选择错误, 反演的AOD可能偏大或偏小, 取决于与气溶胶类型对应的大气BPDF的差别.测试的六种气溶胶类型中, 沙尘型与重污染型的大气BPDF差别最大, 二者互换(即“选择错误”)时, AOD反演误差最大, 分别可达220.3%或-60.6%; 乡村背景型与污染大陆型的大气BPDF差别最小, 两者互换时, AOD反演误差最小, 分别为7.1%和-3.0%.研究结果对于发展新一代星载偏振传感器及其气溶胶反演算法研究具有参考价值.

报道了输出波长980 nm的高峰值功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)及其微型化脉冲激光光源.通过优化VCSEL单元器件的结构, 有效抑制了宽面VCSEL结构中的非均匀电流分布, 提高了单元器件的斜率效率, 获得了直径400 μm, 峰值输出功率62 W的VCSEL单元器件; 在此基础上, 研制出由单元器件组合封装而成的VCSEL“准列阵”子模块以及集成驱动电路的微型化VCSEL脉冲激光光源, 该光源在脉冲驱动条件为30 ns、2 kHz、105 A条件下的峰值输出功率达到226 W, 光脉冲宽度35 ns, 中心波长979.4nm, 斜率效率达到2.15 W/A.

以长白山牡丹岭典型阔叶木本植被为研究对象, 通过冠层高光谱和微分光谱数据确定叶变色期, 利用红边参数建立光谱与叶变色期的反演模型.研究结果表明：冠层高光谱反射比曲线可以准确反映植被秋季叶变色期的变化, 并表现为三种基本类型：叶开始变色期——叶全部变色期——干枯但不落叶, 叶开始变色期——部分变黄并开始落叶——未完全变黄但落叶结束, 叶开始变色期——叶全部变色期——落叶; 一阶微分光谱曲线与高光谱曲线线能够更清晰的显示出叶开始变色期和叶完全变色期的具体日期; 建立红边参数—叶变色期的反演模型, R2均在0.9以上, 且不同植被适合不同形式的拟合方程.对利用遥感方法定量监测山地秋季物候具有重要理论意义和广泛应用前景.

在端元已知情况下, 线性混合模型的非负约束最小二乘无闭式解, 需要多次迭代得收敛最优解, 时间复杂度高.通过高光谱数据凸面几何特性分析, 指出当数据为正单形体时, 可经有限步骤快速得线性混合模型最优解.据此提出一种单形体正化的高光谱数据全约束线性解混方法, 据已知端元进行单形体正化, 采用和为一约束求解丰度系数, 最后迭代剔除丰度负值端元得全约束解.实验结果表明该方法可获得传统全约束解一致的丰度估计, 且效率大大提升.

传统的火点检测算法通常利用高温地物在中红外波段或热红外波段的高发射率特性来提取火点, 然而受制于影像空间分辨率的限制如MODIS、AVHRR等, 使得很多小规模火情现象被漏检.研究发现短波红外数据也同样能被用于高温地物的识别和检测, 并且相较于热红外波段数据对低温和高温地物的区分度更大, 在精确识别和定位高温目标方面更加准确.文章利用空间分辨率为30米的Landsat-8 OLI传感器数据, 根据高温火点在近红外及短波红外波段的波谱特性, 利用改进的归一化燃烧指数(NBRS)结果自适应地确定阈值来提取疑似火点, 然后再利用高温火点在短波红外的峰值关系进行误检点剔除, 从而得到最终的火点产品.提出的算法能检测到所占像元面积10%左右的火点, 并能够有效地排除云层及建筑物的干扰, 在保证较低漏检率的同时还能达到90%左右的准确率, 相比于传统算法的火点提取精度有很大的提高.

主动微波遥感与被动光学遥感在反演地表土壤水分方面分别具有各自的优缺点, 为了将这两者的优势结合弥补缺点, 提出了一种基于Radarsat 2与Landsat 8数据协同反演植被覆盖地表土壤水分的半经验耦合模型.该模型基于水云模型, 将光学遥感反演得到的植被冠层含水量作为水云模型的关键输入参数, 并同时考虑植被冠层与土壤以及其之间的部分对雷达后向散射系数的影响,以此来去除雷达回波中的植被部分.最后选用内蒙古呼伦贝尔市额尔古纳市大兴安岭西侧研究区的Radarsat 2与Landsat 8遥感数据, 利用新的耦合模型反演得到植被覆盖区土壤水分含量, 并利用地面测量数据对模型进行验证.结果表明：利用Landsat 8数据反演植被含水量算法精度较高(R2=0.89), 论文提出的耦合模型反演植被覆盖地表土壤水分精度比之前算法也有了较大的提高, 其中HH极化效果最好, R2由0.27提高至0.65.这表明该耦合模型具有较好的反演精度, 可以应用于植被覆盖区土壤水分含量的反演.

地表温度和比辐射率的准确提取和反演是热红外遥感的核心问题之一.由于地表温度/比辐射率反演问题的病态性, 以及地表—大气强耦合特征等诸多问题, 导致目前反演精度仍有待进一步提高.通过深入挖掘大气吸收峰/谷通道处下行辐射偏移量特性, 提出了一种基于大气吸收线特征的高光谱热红外温度/比辐射率反演方法, 并通过最优通道选择提高了算法的效率和精度.算法一定程度上可抑制大气校正不准确引入的误差, 能够有效提高低比辐射率地物的反演精度.模拟数据结果表明：针对高比辐射率地物, 算法与ISSTES方法的反演精度基本一致; 针对低比辐射率地物, 算法最大可提高温度0.48 K和比辐射率2.1%的精度.地面实测数据结果表明：约77%的样本温度反演误差优于1K, 比辐射率误差均值优于0.01.

标签多伯努利(LMB)滤波器在传统多伯努利滤波器基础上引入标签空间, 能够实现真正意义上的多目标轨迹级滤波.文章对红外小目标的运动和量测进行建模, 将标签多伯努利应用到红外小目标检测前跟踪领域.在此基础上, 为了实现对运动模型时变目标的检测前跟踪, 将交互式多模型(IMM)与LMB检测前跟踪算法相结合, 提出IMM-LMB检测前跟踪算法.此外, 给出了该算法的序贯蒙特卡罗实现.仿真结果表明, 所提算法能够从输入的原始图像中直接实现轨迹级多目标检测和跟踪, 且能够在线更新多模型概率, 更好的适应多机动目标场景.

针对自适应稀疏表示去噪算法在对图像进行去噪时运行时间较长, 得到结果过于平滑的问题, 研究了基于相异性阈值的改进自适应稀疏表示去噪算法, 在改进算法中, 计算当前提取的图像块与前一个图像块之间的相异性度量, 并与阈值进行比较, 低于阈值则认为两者具有相同的稀疏表示向量和表示误差, 不需要对当前块再执行计算从而减少运行时间, 高于阈值则认为当前块包含了边缘区域, 记录其位置, 在重构去噪图像时予以保护, 以减少图像边缘信息的损失.对毫米波图像的去噪实验结果证实了改进算法的有效性.