通过透射光谱研究了锰掺杂量对钛酸锶铅铁电薄膜光学特性尤其是带-带跃迁和带尾吸收特性的影响,并利用柯西色散关系获得了光学透明区的光学常数.研究表明: 随着锰掺杂量的增加,钛酸锶铅铁电薄膜的禁带宽度减小而带尾能增加.禁带宽度随锰掺杂的收缩可以归因为锰 3d轨道降低了导带底的能级及掺杂后晶格的减小.掺杂锰离子的随机占位和非等价掺杂后氧空位浓度的增加则是导致局域带尾态拓宽的主要原因.

开展了 InAs基 InAs/Ga(As)Sb II类超晶格长波红外探测器的湿法腐蚀工艺研究.选择的腐蚀液由柠檬酸、磷酸和过氧化氢组成,先后在InAs、GaSb体材料和 InAs/Ga(As)Sb II类超晶格上进行了湿法腐蚀实验,分别获得了其最佳的腐蚀液组分及配比.使用优化的磷酸系腐蚀液对 InAs/Ga(As)Sb II类超晶格进行腐蚀,获得的腐蚀表面粗糙度仅为 1 nm.然后使用改进的工艺制备了 50％截止波长为 12 μm的超晶格长波单元器件,实验结果表明磷酸系腐蚀液可以获得低暗电流密度的 InAs基 InAs/Ga(As)Sb II类超晶格长波红外探测器.另外,在 81 K下,该探测器的表面电阻率(ρSurface)为 4.4 × 103Ωcm.

在该研究中,通过激光全息和湿法腐蚀的方法在 InAs/GaAs量子点材料上制备光子晶体,研究了由激光二极管激发制备了光子晶体的 InAs / GaAs量子点材料的光致发光光谱.发现具有光子晶体的量子点材料的光谱显示出多峰结构,光子晶体对短波长部分的发光增强和调制比对长波长部分的增强和调制更明显.InAs / GaAs量子点的光致发光光谱通过刻蚀形成的光子晶体结构得到了调控,并且量子点的激发态发光得到了明显增强.

提出一种基于金属-介质六层膜的高太阳辐射吸收的新型双十字形微结构,计算显示其加权平均吸收率在截止波长前的光谱区约为96.5%,850 K温度的辐射率为 0.086.通过场图分析对太阳能波段的光热吸收机制进行了探讨.不同入射角情况下的计算结果显示,基于双十字形微结构的太阳能选择性吸收薄膜可具有低偏振依赖性,以及小于 50°入射角条件下的低入射角依赖性特点,将能够满足太阳能选择性吸收器件的应用需求.

采用实验测试和理论分析的方法研究了幅相控制芯片的大功率微波非线性效应。该芯片应用于 Ka波段相控阵雷达收发组件中。测试平台利用固态源和脉冲磁控管来产生 Ka波段大功率微波。随着输入功率幅值的提高,在实验中很明显地观测到了芯片的降级和毁伤现象。通过一系列的实验测试得到了芯片的全态相移特性和降级阈值,并通过图片给出了实验结果。最后,通过理论分析给出了该芯片的毁伤机理。

针对红外空中目标,提出了一种基于稀疏表示的快速分类算法.该工作的技术难点表现在训练样本较少,算法需要具有旋转不变性、较高的抗噪性和实时性.针对这些难点,首先根据红外空中面目标的梯度信息和统计特性,计算出图像主方向,然后将主方向旋转至同一参考方向.接着基于稀疏表示原理,把分类问题转化为 1范数最小化问题,最后用快速收敛方法得到分类结果.实验结果表明该方法能够达到 98.3%的正确率,给测试图像 50%的像素叠加噪声后,分类正确率仍大于 80%.

碲镉汞雪崩光电二极管以其高增益、高灵敏度和高速探测的优点成为第 3代红外光电探测器的重要发展方向之一.制备了截止波长 3. 56 μm的雪崩光电二极管焦平面器件,面阵规模为 16×16.焦平面器件在 0~6 V偏压下有效像元率大于 90%,非均匀性小于 20%. 6 V偏压下 NEPh约为 60,过剩噪声因子为 1. 2.

针对 InAs纳米线表面氧化造成的发光效率低的问题,采用十八硫醇和硫化铵钝化了由化学气相沉积设备生长的闪锌矿结构的 InAs纳米线。对硫化物钝化前后的 InAs纳米线进行温度依赖的光致发光光谱测试。实验结果表明,十八硫醇和硫化铵钝化的 InAs纳米线在 25 K温度下的发光效率与未钝化的 InAs纳米线相比分别提高了 ~6倍和 ~7倍,此外,可以在室温下探测到硫化铵钝化的 InAs纳米线的光致发光,这为未来基于 InAs纳米线的中红外纳米光子器件提供了可能性。

使用低工作电压的雪崩光电二极管(APD)有利于提高集成电路的稳定性和降低功耗.文章建立了一个分离吸收、电荷、倍增(SACM)型的雪崩光电二极管的模型,为了在低偏压下获得高增益同时不降低工作电压范围,这个模型采用了具有高低禁带宽度的异质结倍增层.同时,文章研究了异质结倍增层的厚度和掺杂浓度对暗电流和增益的影响.通过对掺杂浓度的优化,击穿电压和穿通电压可以同时下降.

受波束调度灵活性、接收通道数目限制,目前分集相控毫米波防撞雷达主要采用距离 /方位二维扫描.由于缺乏目标高度信息,若雷达前方出现不影响载体通行的高 /低目标,容易造成防撞雷达的障碍误报.针对这一问题,本文提出基于 MIMO和分集相控雷达结合的天线排布和信号处理方法,实现对场景的三维检测.与二维防撞雷达相比,该方法在不增加雷达接收通道数且几乎不增加雷达尺寸的前提下能有效实现方位和俯仰的联合测角.与二维稀布接收阵雷达相比,本文设计雷达不会产生方位栅瓣,适合复杂背景下的多目标检测.

相对于高阶工作模式的单腔回旋管,同轴腔回旋管具有缓解模式竞争,提高单模工作的稳定性,以及增大功率容量的优点,宜用于受控热核聚变中的电子回旋共振加热和电子回旋电流驱动而受关注.详细地研究了工作频率为 170 GHz,TE34,11模同轴腔回旋管的结构参数、电子束参数及腔壁损耗对注-波互作用的影响.首先对 170 GHz兆瓦级功率模式选择进行分析,给出了工作模式.再次,基于时域自洽非线性理论,编写了时域单模稳态注-波互作用程序,分析了电流、磁场强度和腔壁欧姆损耗对互作用的影响,并对工作参数进行了优化.模拟结果表明: 当电子束电流为 68 A,工作电压为 65 kV,引导磁场强度为 6. 58 T时,可获得 2. 18 MW的输出功率, 49. 23 %的效率,外腔壁上的欧姆损耗密度峰值为 1. 94 kW/cm2,内导体表面的小于 0. 15 W/cm2; 互作用效率随速度零散增大而降低,输出频率向下偏移; 电子注厚度对互作用也有相似的影响.

提出了一种热红外光谱仪系统内部杂散辐射的测量方法,该方法基于探测器和热红外光谱仪系统的辐射定标.通过分别单独标定探测器对黑体辐射能量的全谱段输出响应曲线和光谱仪系统对黑体辐射能量分光后单一光谱通道的输出响应曲线,从而定量得出光谱仪的内部杂散辐射灰度值及辐射通量值且能计算出不同积分时间和光机温度时内部杂散辐射的灰度值及辐射通量.采用该方法对现有光谱仪内部杂散辐射进行了实验测量,并进行了对比实验,结果表明,对比实验值与理论预测值误差偏离小于 1%.该方法可操作性高,可用于测量热红外光谱仪内部杂散辐射在总输出 DN值中的占比、预测光谱仪制冷对内部杂散辐射的影响、测量其他内部杂散辐射抑制手段的效果等.

制冷机在红外遥感领域发挥着极其重要的作用,如果出现故障直接影响探测器的正常工作以及性能,因此,制冷机智能故障诊断具有重要的意义.针对制冷机出现的碰摩故障,提出了一种基于小波包变换、遗传算法、支持向量机的智能故障诊断方法.首先对振动信号做小波变换及时域特征提取组成特征集.利用距离评价技术从特征集中选择敏感特征.利用遗传算法优化支持向量机参数.将特征值输入到优化好的支持向量机中,自动识别机器运行状态.开展制冷机故障模拟实验,结果表明,该方法最终识别准确率达 95%,能有效识别制冷机碰摩故障部位.

为了提高海上红外弱小目标检测的检测精度和实时性,提出了一种基于加权场景先验的红外弱小目标检测方法.该方法首先利用目标的稀疏特性以及海面场景的非局部自相关特性,将目标和背景的分离问题转化为恢复低秩和稀疏矩阵的鲁棒主成分分析(Robust Principal Component Analysis,RPCA)问题.之后,将海面背景的先验特征信息通过加权核范数的方式加入模型,加快算法中目标和背景图像块矩阵的分解速度.最后,通过引入交替方向乘子法(ADMM)算法进一步加速求解的迭代速度.实验结果表明: 该算法能有效地提高目标检测准确率,算法实时性较原算法提高了 120%.

针对远距离空中弱目标光学探测的需求,提出天基探测系统性能表征与关键指标匹配设计方法.首先立足于天基光学探测全链路,分析得出影响天基观测条件下空中复杂环境背景中弱目标光学探测的主要因素,包括场景杂波、探测系统的光谱辐射尺度、几何尺度等; 然后对上述影响因素进行表征建模,建立目标的图像信噪比与影响要素之间的关系模型,即探测系统性能表征模型; 最后以典型探测场景为例,通过研究目标在不同场景杂波及探测多尺度耦合特性下的信噪比变化规律,提出探测谱段优选及其与空间分辨率的匹配设计建议,可为我国天基探测系统设计、指标论证、信息处理算法优化提供理论依据与科学指导.

干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)是风云四号 A星(FY-4A)的三大主载荷之一,其主要功能是实现大气温度和湿度参数的垂直结构观测.为了满足卫星数据定量化应用的要求, FY-4A星成功发射之后,围绕 GIIRS开展了一系列的在轨定标和性能评价工作.评价结果表明: 除部分通道受到有机挥发物的影响, 85%的通道灵敏度优于设计指标; 利用大气辐射传输模式,通过比较观测光谱与模拟光谱的均方根误差来确定激光有效采样频率,实现了 GIIRS在轨光谱定标,精度达到 10 ppm; 利用星上面源黑体,考虑到非理想干涉图的相位影响,采用改进后的两点式外黑体定标法,实现了星上在轨辐射定标,长波和中波的平均亮温偏差均小于 1K,优于设计指标.

在太赫兹技术的应用中,控制太赫兹波的传输非常重要,太赫兹调制器被认为是下一代太赫兹无线通信中的重要器件。成功的研究了一种硅上生长单层二硫化钨的新型光泵浦太赫兹调制器,由于在硅衬底和二硫化钨的交界处出会形成异质结,二硫化钨充当着催化剂的作用,在光泵浦的作用下,在异质结处催化出更多的载流子,因此实现了更大的调制深度。结果表明,在泵浦光波长为 660 nm、功率仅为 117 mW时,该调制器的调制深度达到了63.6%。这种新型二维过渡金属硫化物对太赫兹波的调制有着更高的效率,使其在太赫兹技术中有很好的应用前景。

推导了时域多模公式并结合频域单模理论对 394 GHz二次谐波回旋管进行了模式激励及模式互作用分析。当工作电压为 15 kV,工作磁场为 7. 185 T,在频域单模稳态计算中 TE2 工作模工作电流为 0. 25 A时,261-不能起振,式 TE2 时域多模仿真结果显示 TE2 261-均能在 393. 87 GH稳定振荡, TE261 +2 在最终振荡中261 +达到稳定振荡; 261 +和 TE2 占主导地位,其输出功率和效率分别为 136. 8 W、3. 6 %,两者获得的工作模式的输出特性完全吻合。

报道了 910 nm高峰值功率垂直腔面发射半导体激光器列阵(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)的设计方法及测试结果。所制备的 910 nm VCSEL列阵在准连续工作时激光功率达到 2W; 在重复频率 10 kHz,脉冲宽度 30 ns,工作电流 60 A的电脉冲驱动条件下, VCSEL列阵峰值输出功率达到 25.5 W。随着工作电流的增加, VCSEL列阵输出的激光光谱呈现明显的展宽现象,证实 VCSEL列阵即使在窄脉冲工作时大的电流驱动仍然会产生严重的内部热效应; VCSEL列阵输出激光的光脉冲波形在驱动电流增大至 60 A时脉宽仅展宽了 6 ns左右,证实 VCSEL阵列具有非常优越的脉冲响应特性。对 VCSEL列阵进行光束准直处理后,在 1m距离处得到了近圆形的均匀光斑。我们相信这种高功率的 910 nm面阵光源在未来汽车光探测测距(LiDAR)等智能驾驶领域具有很大的应用潜力。

为了全天时、全天候、隐蔽性探测海面舰船目标,提出将高分辨率综合孔径微波辐射计作为星载微波辐射无源探测系统,用于探测海面舰船目标。提出一种新方法用于定量化评估微波辐射无源探测系统探测目标的能力; 建立系统关键指标、目标微波辐射截面和探测距离间的关系,分别推导微波辐射无源探测系统的探测概率方程和探测距离方程; 开展仿真分析和机载验证实验,其结果均表明高分辨率星载综合孔径微波辐射无源探测技术探测海面舰船目标是可行的。高分辨率星载微波辐射无源探测系统可作为我国天基预警体系的重要补充。