摘要:对于亚毫米波或太赫兹系统而言，关键问题是功率源的输出功率非常小。 功率合成技术是增加输出功率的有效方法。 然而，在微波和毫米波段中使用的常规功率合成方法（例如电路级合成或波导内空间合成）在亚毫米波波段因损耗高及难以加工等因素而受到制约。 本文提出了一种基于准光学技术的波束功率合成方法。 它具有损耗低，合成效率高，相对容易制造的优点。本文给出了分析，仿真和实验结果，并得到高的输出合成效率。

摘要:本工作基于对铬钨合金能带结构的研究得到了可表述任意铬钨合金组分光学性质的数学模型。我们将该模型应用于光热转换多层膜系结构的设计中,所设计的含有铬钨合金吸收层的四层膜结构展现出了优秀的宽光谱(300-1000nm)光热转换性能。

摘要:利用90-nm InAlAs/InGaAs/InP HEMT工艺设计实现了两款D波段（110~170 GHz）单片微波集成电路放大器。两款放大器均采用共源结构，布线选取微带线。基于器件A设计的三级放大器A在片测试结果表明：最大小信号增益为11.2 dB@140 GHz，3 dB带宽为16 GHz，芯片面积2.6×1.2 mm2。基于器件B设计的两级放大器B在片测试结果表明：最大小信号增益为15.8 dB@139 GHz，3dB带宽12 GHz，在130~150 GHz频带范围内增益大于10 dB，芯片面积1.7×0.8 mm2，带内最小噪声为4.4 dB、相关增益15 dB@141 GHz，平均噪声系数约为5.2 dB。放大器B具有高的单级增益、相对高的增益面积比以及较好的噪声系数。该放大器芯片的设计实现对于构建D波段接收前端具有借鉴意义。

摘要:本文研究和分析了一种0.18-μm CMOS工艺单光子雪崩二极管（SPAD），其结构能抑制过早的边缘击穿（PEB），同时获得较大的光电流和低的暗计数率（DCR）。该SPAD由p-well/deep n-well的感光结，deep n-well向上扩散形成的区域和边缘Shallow Trench Isolation（STI）共同形成的保护环组成。通过测试确定了与光电流和暗率有关的STI层的大小。结果证明，在STI层与保护环之间的重叠区域为1-μm 时，SPAD的暗计数率和光电流最佳。此外，直径为10-μm的圆形SPAD器件的暗计数率为208Hz，且在波长为510nm时峰值光子探测概率为20.8%，此时具有低的暗计数率和高的探测效率以及宽的光谱响应特性。

摘要:主要介绍了0.68THz和1.00 THz频段平衡式三倍频。该三倍频是基于反向平衡式二极管和石英基片完成，而非集成电路。该工作主要的贡献在于提高了二极管等效电路模型，该二极管模型不仅仅包括I/V和C/V，同时还加入了等离子体共振和趋肤效应，将薄膜电路减薄至15um，机械加工精度提高至3um内，可使工作频率提高至1.2THz。通过场路协同仿真，利用高精度太赫兹装配工艺，最终实现工作频率为0.68THz和倍频效率为1%的三倍频器，工作频率为1.00 THz和倍频效率为0.6%的三倍频器，输出相对带宽均大于10%。

摘要:设计并研究了基于金属-介质-金属等离子体环形谐振器的可调谐高性能多通道波分解复用器。通过环形腔的谐振理论分析，发现通过调节环形腔的半径和填充介质折射率可以很容易地控制波分复用器的信道波长，与有限元法模拟得到的结果吻合得很好。由等离子体波导和多个环形谐振器组成的多信道WDM结构增加了在电信波长的传输率，传输率高达80%，比最近文献中报道的结果高出两倍。所设计的多信道波分解复用器在高集成电路中有重要潜在应用。

摘要:探索了一种准确测量过冷度的实验方法，并在此基础上，利用光学显微镜、傅里叶红外透射光谱仪、台阶仪、白光干涉仪等测试手段分析了过冷度对HgCdTe薄膜厚度均匀性的影响。研究结果表明，过冷度小于2 ℃，薄膜容易出现中心凹陷、四周凸起的现象；过冷度大于3 ℃，薄膜中心将会明显凸起，出现宽度为毫米级的周期性起伏，并伴随有crosshatch线产生。当过冷度为2.5 ℃时，薄膜厚度极差可缩小至0.5 μm，0.5×0.5 mm2范围内薄膜相对于衬底的粗糙度增加量为9.07 nm。

摘要:本文报道了采用Cl2/N2电感耦合等离子（ICP）组合体刻蚀工艺在InAs/GaSb II类超晶格红外焦平面台面加工过程中的研究结果，实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长的PIN型超晶格材料。结果表明，气体流量比例直接对刻蚀速率和刻蚀形貌产生影响，氯气含量越高，刻蚀速率越大，当氮气含量增加，刻蚀速率降低并趋于一定值。当氯气和氮气的流量比例和等离子腔体内压力等参数一定时，随着温度升高，刻蚀速率和选择比在有限范围内同时线性增大，台面的倾角趋于直角，台面轮廓层状纹理逐渐消失，但沟道内变得粗糙不平，并出现坑点。在实验研究范围内，电感耦合等离子源的ICP功率和RF功率对刻蚀结果产生的影响较小。

摘要:采用不同工艺制备了中波碲镉汞雪崩二极管(HgCdTe APD)器件,利用不同方法对其结特性和增益随偏压变化关系进行了表征,并基于Beck模型和肖克莱解析式进行了拟合分析。结果表明,不同工艺制备的APD器件饱和耗尽区宽度分别为1.2μm 和2.5μm,较宽的耗尽层有效抑制了高反偏下器件的隧道电流,器件有效增益则从近100提高至1000以上。采用拟合HgCdTe APD器件增益-偏压曲线获得了较好的效果,且拟合得到的参数与Sofradir的Rothman的结果相似。

摘要:提出了一种空中目标的红外成像仿真方法。根据能量守恒定律，利用目标在天空背景中稳态时的热平衡方程，求解表面温度场；选取适合的双向反射分布函数模型描述目标表面面元在红外波段的反射特性，提高面元红外反射的真实感。综合考虑空中目标的几何模型，目标自身红外辐射和对背景的反射辐射，结合计算机图形学相关理论，渲染输出空中目标的红外图像。成像仿真的方法为空中目标的探测、识别和跟踪提供了参考依据。

摘要:基于微小卫星组网编队技术，气象预报工作在时间和空间分辨率方面得到大幅提升．为了完成微小卫星大气微波探测仪射频部分的频率分离功能，本文采用体积小、插损小的波导双工器来实现．采用等效电路法和模式匹配法优化参数，设计了一款166/183GHz双工器．考虑到实际加工情况，仿真过程中具体分析了膜片陡直度和膜片厚度对双工器性能的影响．加工过程中，通过对器件分割方式和加工缺陷的分析，不断优化加工方案，最终得到满意的加工样品．经测试，166/183GHz双工器的带内插损小于1.5dB，回波损耗大于15dB，带外抑制高于27dB以上，仿真结果与实测结果相吻合，证明了双工器设计方法的可行性。

摘要:采用1064 nm双频连续激光泵浦基于周期极化铌酸锂晶体的单谐振光参量振荡器实现了双频中红外激光输出,通过调节晶体的温度和极化周期,实现了输出波长在3-3.8范围可调谐。双频中红外激光的拍频与泵浦光拍频相同,调谐范围为125-175MHz。在泵浦光功率为6.9W,晶体极化周期30,晶体温度75℃时实现了1.25W的双频中红外激光输出,泵浦光-闲频光的最高转换效率为18.2%。通过调节双频激光的功率比,可以改变输出中红外双频激光的调制深度。

摘要:地表温度（Land surface temperature）是地-气相互作用和能量交换的重要参数之一。为了获取高空间分辨率地表温度数据，研究改进了一种热红外遥感数据降尺度方法，并以上海市Landsat 8OLI/TIRS影像为数据源进行了实验验证，归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）被分解为低频层、边缘层和细节层，其中边缘层和细节层按比例增加到热红外数据中，并与经典的热红外降尺度方法DisTrad算法和TsHARP算法作为对比，将模拟的地表温度（Land surface temperature,LST）（270m）作为降尺度数据源实现LST降尺度（90m）。实验结果表明：1）三种降尺度方法都保留原有的地表温度的空间特征，但DisTrad算法和TsHARP算法增加了真实数据中并不存在的温度差异；2）改进的三层分解模型地表温度的均方根误差为0.9130k，与DisTrad方法和TsHARP算法相比精度分别提高了0.9373k和0.8320k。

摘要:针对低激发功率密度光致发光（photoluminescence, PL）谱信噪比（signal-to-noise ratio, SNR）对GaAs1-xBix 带尾能级探究的限制问题，我们基于傅里叶变换红外PL光谱实验系统对两个GaAs1-xBix 外延膜开展变激发光斑尺寸PL光谱测试分析.结果表明，激发功率恒定时光斑直径增大导致PL峰位红移和线宽先降低后增大.这一现象是由于等效激发功率密度的降低而导致的.在保持激发功率密度为5.1 W/mm2时，光斑增大不影响光谱线型但显著提升SNR.由此，低激发功率密度PL光谱的弱信号探测能力得以提高，有助光谱定量拟合分析.本工作表明，适当增大激发光斑尺寸有助于低激发功率密度PL光谱的SNR和弱信号分辨能力的提升.

摘要:制作了具有不同介质膜厚度的大口径柔性介质金属膜波导，测试了金属膜波导和介质金属膜波导在G波段、4.3 THz和中远红外等频段的传输特性。结果表明，波导的传输损耗在G波段随介质膜厚的增加而增加，孔径2.6 mm的金属膜波导在160 GHz传输损耗为2.1 dB/m且在G波段波导的传输损耗对弯曲不敏感。在4.3 THZ频点波导的传输损耗随介质膜厚的增加而减小，镀制介质膜可以大幅减小波导的传输损耗以及弯曲附加损耗，孔径3.6 mm介质膜厚为1.2 μm的介质金属膜波导的传输损耗为2.84 dB/m。光斑能量则随介质膜厚的增加更加集中于低阶传输模式。

摘要:碲镉汞雪崩光电二极管是目前第三代红外焦平面探测器的主要发展方向之一。本文提出一种利用离子束刻蚀的工艺制备碲镉汞雪崩光电二极管器件的方法,并研究了截止波长、耗尽区厚度与器件增益的关系。利用此方法制备的截止波长4.8μm的中波器件在17V反向偏置下增益可达1000。对器件进行了噪声频谱测试,计算了其过剩噪声因子。

摘要:针对当前2μm GaSb基垂直腔面发射激光器发展中由于传统的P面分布布拉格反射镜（P-DBRs）带来的高电阻和严重光吸收这一瓶颈问题，采用严格耦合波方法仿真设计了含高对比度亚波长光栅（HCG）的P面反射镜。实验结果表明，这种制备工艺简单的反射镜在2μm 中心波长附近，TM波入射时反射率超过99.5%的高反射带宽为278nm，反射率99.9%以上的高反射带宽达到148nm，完全能够满足VCSEL对谐振腔镜的要求，且能有效避免因异质外延等造成反射镜衍射特性劣化等问题。

摘要:针对红外弱目标追踪问题,提出箱粒子标签多伯努利多目标检测与追踪(Box particle Labeled Multi-Bernoulli Detection and Tracking, BOX-LMB-DT)算法,该算法首先通过使用均值滤波对获得的灰度图像进行降噪处理；其次,通过将所有像素处依强度大小进行排序,选出强度较大的区域作为当前时刻的区间量测；最后利用箱粒子标签多伯努利滤波(Box-Labeled Multi-Bernoulli Filter, Box-LMB)器对目标进行跟踪。仿真结果表明,本文所提箱粒子标签多伯努利多目标检测与追踪算法能够对多目标的航迹和状态进行稳定有效的跟踪,且在相同条件下,相较于区间量测下的LMB粒子滤波,达到相同的追踪性能时BOX-LMB滤波运算效率提升了22.59%。

摘要:云中过冷水滴的识别对于预警飞机积冰及云-降水物理研究具有重要意义。本文利用美国ARM-AMF2在芬兰的35GHz测云雷达多普勒谱数据，建立了谱峰识别算法，对全局谱进行了谱分离，识别出了过冷水滴然后，经过谱矩计算得到不同类型粒子的反射率因子、多普勒速度、谱宽，最后根据经验关系反演云中液态水含量，并与微波辐射计探测结果进行对比。结果表明：(1)混合云中，雪花主导了毫米波雷达总回波强度，因此根据总雷达反射率因子反演液态水含量会造成低估；(2)冰雪晶粒子在过冷水层(SWL)中多普勒速度随反射率因子的变化梯度比在冰雪层(ISL)中大；(3)多普勒谱反演得到过冷水的液态水路径(LWP)与微波辐射计反演结果一致性较好，说明毫米波雷达能够有效估量云中液态水路径。

摘要:为实现太赫兹辐射特性精准认知，开展太赫兹辐射绝对强度测量研究。通过光学频率梳产生太赫兹频率梳，利用太赫兹频率梳实现太赫兹辐射源空间强度测量。本文利用电光采样和光电导探测两种方式，实现了100 GHz辐射源空间辐射强度测量；将100 GHz辐射总功率溯源到标准太赫兹功率计，实现太赫兹辐射强度绝对测量。分析比较了利用800 nm空间光进行电光采样和利用1550 nm光纤激光进行光电导探测的测量结果。本文在不同距离下，对太赫兹辐射源的空间辐射绝对强度进行了测量，实验揭示了太赫兹辐射传输的空间演化特性。