摘要:PN结分别制备在HgCdTe外延薄膜材料的Cd组分非线性分布区和线性分布区的高组分端，研究了具有组分梯度的HgCdTe探测器的光电特性。计算不同温度下组分梯度产生的内建电场，结果显示Cd组分线性分布产生的内建电场在100～200 V/cm，而Cd组分非线性分布使得样品表面薄层的内建电场高达2 000 V/cm，推测组分梯度产生的内建电场对光生少子运动的影响是引起两个样品光电性能差异的主要原因。通过分析样品响应率随温度的三种不同变化趋势，提出利用温度调控组分梯度产生的内建电场，有利于降低空间电荷效应，为大注入下提高HgCdTe探测器的饱和阈值提供了一种新的设计思路。

摘要:在（211）B碲锌镉衬底上，采用分子束外延生长制备了PPP型中长双色碲镉汞材料，通过台面孔刻蚀、侧壁钝化等工艺，实现中长双色640×512 红外焦平面探测器组件研制。中长双色碲镉汞材料测试结果表明，表面宏观缺陷（2~10 μm）密度统计分布约773 cm^-2，同时对材料进行了XRD双晶衍射半峰宽（FWHM）测试和位错腐蚀坑（EPD）统计，XRD测试FWHM约31.9 arcsec，EPD统计值约为5×10⁵ cm^-2；双色器件芯片台面刻蚀深度达到8 μm以上，深宽比达到1∶1以上，侧壁覆盖率达到72.5%。中长双色红外焦平面组件测试结果表明，中波波长响应范围为3.6~5.0 μm，长波波长响应范围为7.4~9.7 μm，中波向长波的串音为0.9 %，长波向中波的串音为3.1 %，中波平均峰值探测率达到3.31×10¹¹ cm·Hz^1/2/W，NETD为17.7 mK；长波平均峰值探测率达到6.52×10¹⁰ cm·Hz^1/2/W，NETD为32.8 mK；中波有效像元率达到99.46%，长波有效像元率达到98.19 %，初步实现中长双色红外焦平面组件研制。

摘要:基于绝缘体上铌酸锂平台，设计了周期极化的铌酸锂薄膜波导结构，利用铌酸锂良好的非线性性质并结合灵活的相位匹配方案，分析了结构色散对极化周期的影响。此外，借助波导模式有效折射率随温度变化的不同，通过改变材料温度，有效扩展了频率转换的带宽，实现了1.5 ~1.6 μm范围内的倍频，最终获得562%的归一化转换效率，为芯片光子学参量转换的进一步研究提供了理论基础。

摘要:材料质量好坏对于获得高性能红外探测器至关重要。提出决定材料质量的关键点在于精准控制材料结构中层与层之间的晶格失配度，报道了晶格失配对材料质量和器件暗电流性能的影响。实验结论表明在液相外延技术生长的InAs/InAsSbP材料体系中，InAs和InAsSbP间的晶格失配不是越小越好，而是有一个最佳值。如果晶格失配偏离这个值，不管是偏大还是偏小，材料的质量都会恶化。阐述了如何调整生长参数以获得合适的晶格失配度。制备了具有适宜晶格失配度的红外探测器件，该探测器零偏压下的室温峰值探测率为6.8×10⁹ cm Hz^1/2W^-1，与国际商用InAs探测器的指标相当。

摘要:硫硒化锑（Sb₂（S，Se）₃）薄膜太阳电池因其制备方法简单、原材料丰富且低毒、性能稳定等本征优势成为研究热点。目前Sb₂（S，Se）₃太阳电池最高效率已超过10%，显示出产业化潜力。Sb₂（S，Se）₃太阳电池的研究重点是提高吸光层质量和优化器件结构。首先，系统介绍了Sb₂（S，Se）₃薄膜的主流生长工艺；其次，对Sb₂（S，Se）₃太阳电池各功能层选择和渐变带隙结构设计进行分析；最后，对Sb₂（S，Se）₃太阳电池的大面积制备和其在锑基多结叠层太阳电池中的应用潜力做了进一步展望，为其产业化发展提供可行性参考。

摘要:在毫米波人身安检成像中，二维平面承载的有限信息量使得安检系统对隐匿危暴/爆品的检出概率不高，亟待获取人体三维全聚焦重建结果，且以往仅时域或频域三维重建算法均难以实现精度与效率的平衡。为此，基于“维度分解-算法调和”策略提出时频调和型三维重建算法（Time-Frequency Coordination 3D Reconstruction，TFC-3DR）。该算法融合频域算法的效率与时域算法的精度优势，利用距离徙动频域成像算法（Range Migration Algorithm，RMA）的方位平移不变性，在距离-高度截面统一地校正距离徙动，以保证运算效率，而后将时域后向投影（Back Projection，BP）算法应用于距离-角度维截面，通过将脉冲压缩数据与成像空间分辨单元逐点相干积累，以保证成像精度，由此加快运算效率的同时又保证重建精度。由于BP算法的引入，阵列天线角度维扫描轨迹灵活可变，有效降低了人体侧面盲区面积，避免漏检、误检。仿真和实测人体毫米波数据实验，验证了算法的有效性与实用性，同时分析重建效果与运算复杂度，验证了该文所提算法相比三维BP重建算法的优越性。

摘要:本文采用等离子体增强原子层沉积（PEALD）生长的SiN_x栅介质制备了宽带应用的AlGaN/GaN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMTs），并在直流、小信号及大信号测试中评估了该介质层对器件性能的提升。测试结果表明改进器件具有高质量界面、宽栅极控制范围、良好的电流崩塌控制等优势，并确认了其在超过5 GHz下工作时仍能保持较高的功率附加效率（PAE）。在5 GHz连续波模式下，漏极电压V_DS = 10 V时，MIS HEMT输出功率密度为1.4 W/mm，PAE可达到74.7%；V_DS增加到30 V时，功率密度提升到5.9 W/mm，PAE可保持在63.2%的水平；测试频率增加30 GHz，在相同的输出功率水平下，器件的PAE达到50.4%。同时，高质量栅极介电层还可允许器件承受高的栅极电压摆动：在功率增益压缩6 dB时，栅极电流保持在10^-4 A/mm。上述结果证实了该SiN_x栅介质对器件性能的提升，使其满足宽带应用的高效率、高功率和可靠性要求，为系统和电路的宽带设计提供器件级的保障。

摘要:研究了利用大孔径折射透镜对太赫兹波进行聚焦时产生的焦移效应。焦移效应所引起的焦点位置偏差会对太赫兹系统的成像或测量质量产生不利影响。通过理论计算和有限元分析仿真，研究并讨论了与透镜孔径、焦距和工作频率有关的焦移参考值。当使用商用透镜时，实际焦点位置需要通过焦移效应来确定，以保证太赫兹系统的工作效率。对于定制透镜的设计，焦移需要根据工作频率，在焦距的设计中进行补偿。这两个途径可以保障太赫兹系统的良好性能。

摘要:为满足聚变用170 GHz回旋管高功率输出和高效率传输的要求，需将高阶工作模式TE_25，10转换为高斯波束；针对这一技术需求，完成了170 GHz、TE_25，10模式高效准光模式变换器的设计，准光模式变换器由辐射器和镜面系统组成。基于几何光学和耦合波理论，完成了Denisov型辐射器相关设计；基于矢量衍射定理和相位校正算法，设计了由一个抛物面镜面、一个准椭圆镜面及一个相位校正镜面组成的镜面系统；使用Surf3D软件对辐射器进行了优化和计算，使用三维全波仿真软件FEKO对镜面系统进行了优化和计算，主要对辐射器微扰幅值、位置分布及相位差进行了优化。所设计准光模式变换器系统的能量转换效率约为95.2%，波束在输出窗处的标量高斯含量约为97.6%，矢量高斯含量约为91.8%，达到了回旋管的应用要求。

摘要:本文对椭圆波导TE₀₁-TE₁₁模式转换器进行了研究。选择了合适的椭圆波导截面，在椭圆波导纵轮廓线函数中采用了相位重匹配方法，并利用粒子群算法进行了纵轮廓线优化，所设计的椭圆TE₀₁-TEs₁₁模式转换器在28 GHz时的转换效率为99.16%，在27~29.3 GHz模式变换器的效率大于90%，相对带宽为8.2%。所设计的TE₀₁-TEs₁₁椭圆模式转换器的转换段为现有长度的一半。将设计的椭圆模式转换器与两个过渡段相连，并在CST中进行仿真和验证，其结果与理论计算一致。设计出了一个中心频率点为28 GHz的高效、紧凑、高功率椭圆波导TE₀₁-TE₁₁模式转换器。

摘要:二维材料中的新量子态对凝聚态物理和现代光电器件的发展具有重要意义。然而具有宽带、室温和快速响应能力的太赫兹光电探测技术，由于缺乏暗电流和光吸收之间的最佳平衡，仍然面临着巨大的挑战。在这项研究中，作者合成了新型拓扑绝缘体材料GeBi₄Te₇，并搭建了其与Bi₂Te₃的范德华异质结，以实现高灵敏度的太赫兹光电探测器。在平面金属-材料-金属结构中实现了在室温下将低光子能量太赫兹波段直接转化为光电流。结果表明，基于Bi₂Te₃-GeBi₄Te₇的太赫兹光电探测器能够实现0.02 ~0.54 THz的宽谱探测，且具有很高的光响应率（在 0.112、0.27、0.5 THz下分别为 592 V?W^-1、203 V?W^-1、40 V?W^-1），响应时间小于6 μs。值得注意的是，它被用于高频太赫兹的成像应用演示。这些结果为Bi₂Te₃-GeBi₄Te₇拓扑绝缘体异质结材料的低能量光电应用开辟了可行性途径。

摘要:傅里叶变换高光谱仪器在定量化遥感领域展现出极大的优势，非线性校正是保证在轨辐射定标精度不可缺少的过程。针对搭载于风云四号静止轨道干涉式红外探测仪（FY-4/GIIRS）运行轨道受日晒分布不均匀、仪器环境温度日变化剧烈的特点，推导出一种基于仪器光谱响应率修正的非线性校正算法，通过测量一组标准参考辐射源光谱量化值和光谱响应率，拟合得到光谱响应率一次项修正系数。在仪器环境温度变化后，利用一次项修正系数、黑体观测光谱值和黑体观测光谱响应率重新计算光谱响应率常数项修正系数，就可以得到任意仪器环境温度下的仪器非线性校正系数。经仪器发射前地面热真空（TVAC）定标试验数据验证，该算法简单有效，在各试验环境温度工况下，对180~320 K观测范围内的辐射定标精度均有明显的提高。

摘要:封装是光电子器件的关键技术之一。同时，器件的封装还影响器件的性能。文章提出了一种基于波长滞后的方法来评估激光器在298 K至10 K环境温度范围内的热阻。通过计算降温和升温过程中波长滞后的程度来表征热阻大小。该方法解决了低温环境中无法评估激光器散热性能的问题。这对低温光互连具有重要意义，也为低温环境中激光器的封装设计提供了参考。

摘要:机载面阵摆扫式成像系统需要足够高的帧间重叠率来避免因扫描过程中视轴的控制误差而导致的漏扫，这制约了成像系统在大速高比条件下的适应能力，限制了系统的成像幅宽。论文提出了一种视轴路径规划模型与重叠率计算的新方法，通过像球面投影的几何分析方法优化设计了成像系统视轴的扫描路径，并依据像球面中像面投影的方位旋转角度，建立了一种重叠率计算的新模型。经理论分析与仿真实验验证，在40°侧向凝视成像时，视轴稳定精度由2.93°提高到0.15°，相同速高比、单行5帧摆扫成像时，作业效率提高约32 %。论文研究工作对推动机载摆扫成像技术向着宽视场、大速高比、高分辨率方向的进一步发展具有重要意义。

摘要:采用大规模红外探测器的遥感仪器对以恒星为主的点目标成像时，受点目标跨像元效应、探测器读出带宽不足等影响，目标信号展宽，在多抽头间隔采样下出现“分裂点”现象，空间红外遥感仪器定位精度、目标辨识能力下降。针对此问题，本文构建了点目标“分裂”退化模型，并根据分裂点之间的强相关性，设计了预检测-能量维度迭代-模型更新-后检测的目标检测流程，通过形态学滤波与多假设关联跟踪对“分裂点”目标各观测进行独立跟踪，获取“分裂点”统计信息。然后利用已知恒星成像的质心矫正退化模型并映射到检测图像，修正目标质心。测试结果表明，该方法能有效区分多目标和“分裂点”造成的假目标，平均定位精度由0.5像元以上提升到0.15像元内。

摘要:我国风云四号A星（FY-4A）携带高光谱红外干涉式大气探测仪（Geostationary Interferometric Infrared Sounder， GIIRS）首次实现了地球静止轨道红外高光谱探测，可连续获得大气温湿度廓线信息。基于常规无线电探空资料，从产品的探测能力和精度方面对2020年FY-4A/GIIRS大气温度廓线产品开展质量评估，为产品应用和算法研究提供参考。结果表明：FY-4A/GIIRS反演大气温度廓线探测能力在高度层次和月份统计上受云活跃度影响较大；晴空条件下大气整层均方根误差约为2 K，700~1 000 hPa的大气低层较大，约2.5 K，偏差整层以负值为主；月尺度质量评估可见夏秋两季明显优于冬春季，有利于灾害性天气多发季节的监测；有云条件下单个像元的温度廓线误差显著增大，采用多像元Cressman客观分析可有效提高产品可用性；低海拔地区温度廓线产品质量整体优于高海拔地区，可极大地弥补我国东部、南部地区以及广阔的洋面上的探空资料的不足。

摘要:激光反射层析成像（Laser Reflective Tomography Imaging，LRTI）技术具有分辨率与距离无关的特点，在空间目标遥感中具有广阔的应用前景。在目标图像重构之前，多角度回波投影数据需要与目标旋转中心对齐，这就是投影配准技术。本文提出了一种基于目标轮廓自动校正的投影配准方法，实验结果表明，该方法易于实现对简单目标旋转中心的自配准，能有效减少激光脉冲发射和探测器接收的随机抖动等造成的干扰，解决了图像模糊的问题，是一种LRTI多角度回波配准的新思路。

摘要:天基红外探测场景下，云的存在会对目标探测造成严重干扰，导致无法连续检测跟踪目标，降低系统探测效能。系统在凝视工作模式下，背景在一段时间周期内变化较小，可根据背景特性建模分析不同云场景下探测系统的可用度。将理论分析、图像仿真、解析建模等多种手段相结合，对云场景下天基红外探测可用度进行快速评估。首先通过对目标穿越云层时的信杂比变化进行分析，建立可用度的初步估计模型，确定可用度的影响因素。然后在图像仿真和解析建模中，基于仿真结果拟合了信杂比低于阈值图像帧数跟云参数之间的线性关系，并结合参数物理含义建立可用度解析模型，采用回归分析法确定模型系数。最后基于新的仿真工况对比天基红外探测可用度的仿真值、初步估计值和解析预测值，验证模型的准确性和鲁棒性，该模型可作为系统可用度效能评估的有益参考。