提出了一种可应用于CMOS图像传感器的联合并行图像预处理算法，其中，色彩插值算法采用双线性插值法和边缘导向插值法相结合的方式来完成色彩还原，而降噪算法采用带阈值的空间自适应滤波降噪算法，在硬件语言描述算法时，将两种算法的处理过程进行了联合处理。实验仿真结果表明，通过对算法进行ISE仿真和Matlab显示处理，得到色彩饱和度较高的彩色图像，峰值信噪比（PSNR）为30~36dB。整个处理过程有效地简化了片上系统（SOC）的图像处理过程，提高了算法的运算速度，节省了芯片面积且降低了系统功耗，为CMOS图像传感器的片上系统集成化设计提供了技术支持。

针对白光LED光源对视功能影响进行医学实验研究，对不同照度下的各组大鼠视网膜电图进行检测，并比较不同光源照度对典型视网膜电图数据特征指标的影响。相对于正常对照组，300lux照度的白光LED光源照射下，大鼠视网膜电图数据基本无异常，个别特征出现差异趋势；1000lux照度的白光LED光源照射下，鼠视网膜电图数据异常，个别特征出现明显差异，因此，可以初步确定白光LED光源的安全阈值照度为300lux，LED光源照射下视网膜安全性的实验研究将为其进入室内照明应用提供理论基础。

频率调制光谱稳频法利用参考气体对激光吸收量来反馈控制激光波长稳定，反馈信号的提取通过调节参考信号与吸收分量同相的方式实现。为免除移相的麻烦，提出利用吸收分量和色散分量的合成信号作为反馈信号，通过仿真证明可以利用合成信号作为反馈信号。该合成信号的提取利用两正交参考信号与合成信号耦合的方式实现，该方式方便了信号的提取，免除了调相的麻烦。最后还提出一种判定激光波长偏移的方法。

立方晶系的黄铁矿型FeS2薄膜具有高的吸收系数，并且其组成元素储量丰富，无毒，环境相容性好，有望成为新一代薄膜太阳电池吸收层材料。介绍了FeS2的光学特性并详细阐述了FeS2薄膜的制备方法和各工艺方法的特点，叙述了FeS2掺杂改性方面的一些重要研究进展。

以紫外光通信为代表的非视距散射光通信是针对自由空间光通信的一种补充手段，在**局域保密通信中得到广泛应用。阐述了散射光通信中的信道建模、调制解调等关键技术的研究现状及其工作原理，介绍了当前主流的光源、光检测器、光滤波器和光学天线等关键器件，并分析其优缺点及今后可能的发展方向。

研制了一种用作光纤激光器泵浦光源内置光栅的976nm激光二极管，分析了外延结构和芯片平面结构设计，并着重对内置光栅进行了理论分析和设计，通过技术研究和工艺优化，研制出了满足系统工程应用的激光二极管，其主要光电性能参数如下：中心波长为976±1nm；光谱半宽小于等于1nm；中心波长温度漂移系数小于等于0.1nm/℃；输出功率大于等于10W；发光条宽度小于等于100μm。

光纤陀螺的快速启动在**、导航等领域极其重要，超辐射发光二极管（SLD）是光纤陀螺中启动速度最慢的器件。对SLD启动特性机理进行分析，采用高速数据采集卡对功率、驱动电流、温控电流和温度的变化情况进行了测试，得到了SLD的常温启动时间约为3~4s，启动时的最大功率波动误差为4.5%，上电瞬间驱动电流上升时间约为0.3s，SLD的制冷电流与热沉温度存在0.12s的延迟，环境温度与理想温度偏差越大，启动时间越长，而且高温启动时间要比低温启动时间长。分析了不同温度下SLD启动对光纤陀螺附加零偏的影响，增加前放增益可减小附加零偏。

基于二能级系统建立量子点激光器的载流子-光子速率方程模型，分析量子点激光器的瞬态响应和调制特性，获得其动态特性。同时分析了注入电流对量子点激光器输出光子密度的影响，随着注入电流的增大，激光器光电延迟时间缩短，弛豫过程缩短，弛豫振荡频率增大，且输出光子峰值和稳态功率增加，适当增加注入电流可拓宽量子点激光器调制带宽。通过小信号调制分析，发现量子点激光器上限调制频率比普通激光器高一个数量级，证明了其具有良好的高频调制特性。

截止波长为2.5μm的延伸波长InGaAs探测器在航天航空遥感等领域有着重要应用。由于晶格失配，相同温度下它的暗电流比截止波长为1.7μm的常规InGaAs探测器高2~3个数量级。从焦平面的耦合接口出发，研究了一种新型的Autozero输入级电路，通过大幅降低输入失调电压来减小耦合接口处延伸波长InGaAs器件的偏置电压和暗电流。在CTIA采样反馈回路中设计了一种双电源电压工作的反相器，通过消除开关管两端电压差抑制了非理想开关漏电对采样失调电压的影响。分析了输入端采样电容和失调电压的关系，优化设计后仿真实现了16.5μV的低失调电压。

提出了一种基于0.35μm CMOS工艺的、具有p+/n阱二极管结构的雪崩光电二极管（APD），器件引入了p阱保护环结构。采用silvaco软件对CMOS-APD器件的关键性能指标进行了仿真分析。仿真结果表明：p阱保护环的应用，明显降低了击穿电压下pn结边缘电场强度，避免了器件的提前击穿。CMOS APD器件的击穿电压为9.2V，工作电压下响应率为0.65A/W，最大内部量子效率达到90%以上，响应速度能够达到6.3GHz，在400~900nm波长范围内，能够得到很大的响应度。

与平面硅相比，黑硅对0.25~2.5μm波长光具有高吸收特性。为了提高硅光敏二极管的近红外灵敏度和响应时间，采用金属辅助刻蚀在光敏二极管探测器背面制作了黑硅微结构。在1064nm波长，探测器红外响应达到0.518A/W，比常规探测器量子效率提高了65%。

微测辐射热计结构的电阻温度系数（TCR）及其电阻值对非致冷红外焦平面探测器的性能有极大影响。基于精确的微测辐射热计三维模型，采用热电偶合有限元方法，分析了其电学特性，针对所建立模型，加载0.5~10μA的直流偏置电流，得到各偏置下的温度及电势相应特性，并由此获取了不同温度下结构的电阻值，进而推导出一定温度内整个模型的TCR，从而为后端读出电路的设计提供参考。最后对实际制备的器件进行测试，验证了该方法的可靠性。

空间应用短波红外InGaAs探测器的性能不断提高，对辐照损伤越来越敏感。通过实时测试的方法，研究了不同剂量和不同剂量率的γ辐照对晶格匹配In0.53Ga0..47As探测器电流-电压特性的影响。发现在反向偏压下，辐照在器件中引起的光电流约为2nA。辐照还会在器件引入累积损伤，导致器件的暗电流增加，并且在辐照结束后的十几分钟内不会发生恢复。当剂量率一定时，器件暗电流随着辐照剂量的增加而增大，但增大的速度趋于变缓。当总剂量一定时，器件接受的辐照剂量率越大，其暗电流的增加越多。

采用三层多晶硅、埋沟、双层金属工艺研制了1/2英寸823×592、8.3μm×8.3μm内线转移CCD，该器件设计制作了纵向抗晕结构，实现了内线转移器件光晕抑制。该器件水平驱动频率可达30MHz，峰值响应波长位于550nm，动态范围62.6dB。

提出了一种在线测量杜瓦辐射漏热、传导漏热及总漏热的数值方法。该方法利用了杜瓦冷头温度变化与辐射漏热、传导漏热之间的函数关系，通过对冷头的温度变化曲线进行数值拟合，逆向导出冷损的表达式。在不破坏原有杜瓦与制冷机耦合状态的情况下同时测出杜瓦的辐射漏热及热传导漏热，不但解决了热学异常的原因定位问题，也给出了在各个温度下的两种漏热具体值。试验结果表明，该方法简单高效，测试结果可靠，为杜瓦的热学设计及热学失效分析提供了有效的试验验证手段。

自行设计实验，采用CCD采集光纤末端输出的光斑，利用Matlab编写程序，分析了光纤输出光斑的光密度分布规律，并利用三维立体图进行直观表示。研究了光纤尺寸、数值孔径和弯曲程度对输出光斑均匀性的影响,结果显示，光纤越长，输出光斑越均匀；芯径与所用光源的尺度越接近，输出光斑越均匀；光纤弯曲后，光斑变得模糊化、均匀化，但光强变弱。

提出了一种通过湿法腐蚀实现的基板缺陷共面波导电磁带隙结构，并进行了建模仿真、加工和测试。重点研究了基板缺陷结构与传统金属缺陷结构的差异，以及采用湿法腐蚀工艺的优势。实验结果显示：新结构具有明显的电磁带隙特性；与干法刻蚀工艺相比，采用湿法腐蚀工艺加工可以获得更宽的阻带范围和更强的阻带抑制。该结构完整保留了50Ω共面波导的信号线和接地板金属，可以与传统的金属缺陷结构结合，以获得性能更好的器件。

对相同条件下制备的不同晶向的锑化镓抛光晶片表面化学组分进行了XPS测试比较，结果表明（110）GaSb晶片表面的氧化程度最为严重，表面极为粗糙；有极性的（111）GaSb晶面由于Ga—Sb价键存在于衬底内部，反而氧化程度较低，表面较光滑。分析比较了GaSb晶面表面化学组分与形貌的关系。

为研究MEMS静电驱动器的场电子发射效应，设计并加工了排斥驱动器和平行板驱动器两种不同结构的静电驱动器，实验测试了电极间漏电流随驱动电压的变化关系，验证了其满足场发射效应的FN理论公式，从而首次观察到静电排斥驱动器的场致电子发射效应。根据测试结果计算得到了所设计的两种MEMS静电驱动器的名义发射面积和场增强因子。由于器件自身的结构设计特征，平行板驱动器相对于排斥驱动器具有更大的名义发射面积和更小的场增强因子。

硅片背面磨削减薄工艺中，机械磨削使硅片背面产生损伤，导致表面粗糙，且发生翘曲变形。分别采用粗磨、精磨、精磨后抛光和精磨后湿法腐蚀等四种不同背面减薄方法对15.24cm(6英寸)硅片进行了背面减薄，采用扫描电子显微镜对减薄后的硅片表面和截面形貌进行了表征，用原子力显微镜测试了硅片表面的粗糙度，用翘曲度测试仪测试了硅片的翘曲度。结果表明，经过粗磨与精磨后的硅片存在机械损伤，表面粗糙且翘曲度大，粗糙度分别为0.15和0.016μm，翘曲度分别为147和109μm；经过抛光和湿法腐蚀后的样品无表面损伤，粗糙度均小于0.01μm，硅片翘曲度低于60μm。

采用光学表面分析（OSA）方法，研究了硅片湿法清洗工艺中清洗液SC1的浓度配比和温度对硅片表面颗粒和缺陷的影响。研究结果表明，当NH4OH浓度较小，则硅片表面颗粒数增加，而缺陷减少；当SC1温度降低为45℃时，硅片表面颗粒增加数仅为60每片（颗粒尺寸大于等于0.2μm），且无缺陷产生。优化工艺参数后，明显改善了硅片湿法清洗工艺的质量。

针对大阵列CCD工艺制作过程中光刻大面积图形曝光的需求，提出了一种适用于光刻拼接的图形补偿方法。图形拼接处进行相反的补偿设计0.3μm“凹陷”，曝光时拼接交叠0.3μm。光刻后，图形拼接处平滑、自然过渡，图形整体上拼接自然，较好地解决了光刻大面积图形曝光存在的固有图形缺陷问题，改善了光刻曝光图形的质量。

采用射频磁控溅射法制备了用于液晶光阀光敏层的a-Si1-x(CdTe)x∶H薄膜。研究了CdTe含量对氢化非晶硅薄膜光学性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、X光电子能谱(XPS)、椭偏仪等测试手段对薄膜的表面形貌、成分和光学性能进行了表征。结果表明，薄膜的折射率和吸收系数均随x值的增大而增大；而光学带隙Eopt随x值的增大从2.01eV降到1.75eV。薄膜在可见光范围内透过率随着x值的增大而有所降低，且吸收边发生红移。

根据量子统计理论，结合材料的晶格结构和能带特点，研究了半导体材料电子态的微观结构及非平衡载流子的量子统计分布特性；分析了电子-声子相互作用的微观状态和弛豫过程，对强电场作用下非平衡载流子的分布函数、弛豫过程及输运过程的非线性特性和瞬态特性进行了研究，揭示出非平衡载流子的微观相互作用及瞬态输运机理。

在经典力学框架内，利用小振幅小周期近似对晶体摆动场辐射进行了讨论。结果表明，同大振幅大周期近似相比,小振幅小周期近似下的摆动场辐射具有易分离、能量高和成本低等优点；选择电子做炮弹适合中能和高能，电子源经济实用，且束流品质好；选择正电子做炮弹退道长度长，适合低能和中能。结果还表明，利用小振幅小周期近似可以获得能量为100keV量级的晶体摆动场辐射，填补了同步辐射在这一能区的空白。

针对用于制备非晶硅薄膜的PECVD设备反应室的流体场进行了模拟仿真，并实验制备了相对应条件下的非晶硅薄膜，利用台阶仪完成了对薄膜厚度的测量，对比仿真结果，发现薄膜的厚度分布情况与基片表面附近的气流分布情况密切相关，获得均匀性优于2.5%非晶硅薄膜。

为了研究三种不同散射相函数下紫外光大气传输特性，文章采用非直视紫外光通信的单次散射简化模型，对系统接收机接收到的能量及紫外光传输路径损耗随传输距离和散射角的变化情况进行分析。结果表明：三种相函数下，都表现为随传输距离的增大，接收能量减小，路径损耗增大，但三者之间存在一定的差异，对于紫外光通信系统，其传输性能的影响以前向散射为主，后向散射作用很小；随着散射角增大，后向散射作用相对明显；三种散射相函数下，紫外光通信链路的最佳散射角不同，但均随发射仰角的增大或接收仰角的增大最佳散射角增大，而接收能量减小。

基于卡尔曼滤波提出了两种相干光正交频分复用（CO-OFDM）系统的相位噪声补偿算法，这两种算法在发射端的时域均插入导频，并在接收端对导频进行卡尔曼滤波，最后利用插值算法补全全部子载波的相位噪声。仿真结果表明，基于最小均方误差（MMSE）准则的判决反馈算法在相位噪声比率为10-4时，系统误码率约为10-4，并且出现了错误平层，而基于卡尔曼滤波所提出的两种相位噪声算法在大相位噪声的情况下仍然具有较好性能且能有效地降低错误平层，因而所提出的相位噪声补偿算法能改善CO-OFDM系统的性能。

基于12通道垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列和12通道PD探测器阵列，设计制作了120Gbit/s甚短距离的12通道并行光发送模块和12通道并行光接收模块。基于电磁场、传输线理论的信号完整性设计，减小了通道间串扰；利用过孔模型分析和阻抗设计，解决信号反射问题；且通过减小金丝直连长度等手段增加了通道带宽。光模块单通道传输速率不小于10Gbit/s，12通道并行总传输速率高达120Gbit/s。并行光模块具有高速率、高集成度以及低成本等特点，为短距离高速率并行光传输系统提供具竞争力的解决方案。

对铌酸锂马赫-曾德调制器（MZ-LN）调制特性曲线、半波电压和零点电压进行了测量。实验表明调制特性曲线存在一定的偏移，调制器的零点电压存在严重的漂移现象。实验研究了零点漂移对NRZ码和DPSK信号的影响，指出零点漂移与调制器的残留电压有关，产生原因来自于内部结构存在的电荷储存效应。

对飞机编队内部和飞机编队之间的紫外光通信网络工作模式以及相应的MAC层协议进行研究。为保证编队内所有飞机的信息共享与交互，编队内部采用非直视通信NLOS(a)模式；为保证通信距离和质量，编队之间采用NLOS(c)模式进行通信。机间紫外通信组网MAC层协议以原IEEE802.11 DCF协议为基础，对传统二进制指数退避算法进行改进，提出了一种基于分段思想的动态退避算法并进行了仿真研究，仿真结果表明：该算法与传统算法相比具有时延短，吞吐量大的特征，更适用于机间紫外通信网络。

提出了一种基于标记栈技术的两跳相干探测光谱幅度码（SAC）标记交换系统。利用仿真软件，搭建了包含两个转发节点、两个156 Mb/s光谱幅度码标记、与40Gb/s差分正交相移键控（DQPSK）净荷的光标记交换系统。利用接收光功率与光信噪比（OSNR）分析系统传输性能，并得到结论：经两个节点传输后，标记与净荷产生的功率代价与OSNR代价均未超过3 dB。

以消除捷联图像导引系统视频抖动为出发点，深入研究了捷联图像导引系统传感器稳像方法。通过分析惯性坐标系与弹体坐标系之间的转换关系，推导出了弹体姿态变化与探测器成像平面上像素点坐标变化之间的映射关系，利用该映射关系并结合陀螺提供的弹体实时姿态信息建立起当前帧中像素点坐标在抖动前后的对应关系，再通过数字图像处理中常用的重采样技术和插值技术实现对当前帧的运动补偿，完成了传感器实时稳像方案的设计。实验结果表明，该稳像方法具有很好的实时性和较高的稳像精度。

针对大视场TDI CCD拼接相机焦平面存在各通道之间性能的差异性较大，导致多通道拼接好的图像存在明显的亮暗差别等问题，提出一种可靠的、有效的焦平面电路一致性设计方法。首先，介绍了TDI CCD拼接相机焦平面电路结构；其次，全面地阐述了影响焦平面电路非均匀性的因素；然后，从关键元器件筛选、关键电路及PCB一致性设计、FPGA软件一致性设计和多通道主时钟一致性设计四个方面进行了多通道焦平面电路的一致性设计；最后，经过实验证明，在饱和曝光量50%的辐照度下焦平面所有通道响应度的标准偏差为71.4，平均数码值的标准偏差为39.6，同时，所有通道中最低信噪比也能满足44.2dB，所有性能指标满足相机均匀性要求，实现了大视场TDI CCD相机全视场内的高质量成像。

OLED微显示像素驱动电路中，由于较小的存储电容和开关MOS管关态漏电流的影响，导致其存储电压和亮度不稳定。通过分析影响关态漏电流的主要因素，提出了一种多开关管串联和存储电容拆分相结合的办法以减小关态漏电流，并设计了一种含有两个开关管和两个存储电容的像素电路，该电路将关态漏电流由大于3pA减小为0.4pA，存储电压和亮度稳定性得到了很大的改善，小亮度时一帧的亮度变化仅为0.18cd/m2。电路可实现的最小OLED驱动电流为25pA，像素亮度范围为1.82~217.37cd/m2。

提出基于关键帧技术的单次学习的动作识别方法。首先把样本动作建模为若干关键姿势的集合，然后利用关键帧把测试视频分割为单个动作，最后结合关键姿势相似度的时间加权计算动作匹配概率，进行动作识别。该动作识别方法只通过单次学习，提高了效率。使用标准深度数据库进行实验，实验结果显示了该方法的有效性，尤其在区分差别比较细微的动作方面。