摘要:本文报道了1 280×1 024元InAs /GaSb II 类超晶格中/中波双色红外焦平面阵列探测器的研究结果。探测器采用PN-NP叠层双色外延结构，信号提取采用叠层双色结构和顺序读出方式。运用分子束外延技术在GaSb 衬底上生长超晶格材料，双波段红外吸收区的超晶格周期结构分别为中波1：6 ML InAs /7 ML GaSb和中波2：9 ML InAs /7 ML GaSb。焦平面阵列像元中心距为12 μm。在80 K 时测试，器件双波段的工作谱段为中波1：3~4 μm，中波2：3.8~5.2 μm。中波1器件平均峰值探测率达到6.32×10¹¹ cm·Hz^1/2W^-1，中波2器件平均峰值探测率达到2.84×10¹¹ cm·Hz^1/2W^-1。红外焦平面偏压调节成像测试得到清晰的双波段成像。本文是国内首次报道1 280×1 024规模InAs/GaSb II类超晶格中/中波双色红外焦平面探测器。

摘要:本文研究了氮化硅微腔在2 μm波段的光学频率梳产生。通过几何设计对氮化硅波导进行色散调控，选取合适的总线波导尺寸，从热吸收理论出发，讨论氮化硅微腔不同调制频率下的热折射噪声。以非线性薛定谔方程为基础模型，研究不同色散作用下的腔体演变过程。数值结果表明，氮化硅在2 μm波段能够更清晰地观察系统的滞后状态转变，即系统向稳定域转变过程的弛豫振荡现象，同时在高阶色散的作用下，腔体能够更快地向稳态孤子转变，这为研究呼吸孤子提供了方案。

摘要:InAs/InAsSb II类超晶格避免了InAs/GaSb II类超晶格中与Ga原子相关的缺陷复合中心，具有更高的少数载流子寿命，在高工作温度中波红外探测器制备方面有着良好的应用前景。少数载流子单极势垒结构通常被用来抑制探测器暗电流，如nBn结构探测器。在InAs/InAsSb II类超晶格nBn中波红外光电探测器中，势垒层常采用AlAsSb等多元合金材料，阻挡多数载流子的输运。然而，势垒层与吸收层存在的价带偏移（VBO）使得光电流往往需要在大偏压下饱和，从而增大了探测器暗电流。本文设计了一种AlAsSb/InAsSb超晶格势垒，旨在消除VBO并降低量子效率对偏压的依赖性。研究结果显示，150 K下，设计制备的nBn光电探测器的50%截止波长为4.5 μm，探测器光响应在-50 mV的小反向偏压下达到了饱和，3.82 μm处的峰值响应度为1.82 A/W，对应量子效率为58.8%。在150 K和-50 mV偏压下，探测器的暗电流密度为2.01×10^-5 A/cm²，计算得到在3.82 μm的峰值探测率为6.47×10¹¹ cm·Hz^1/2/W。

摘要:在近红外领域，已经利用片上波导和谐振器实现了分子的光谱检测。然而在中红外波段，许多传感器仍使用芯片外光源和探测器，这限制了化学传感芯片的集成度和灵敏度。本文设计了一种 InAs/GaAsSb 超晶格中红外波导集成探测器，采用 GaAsSb 作为中红外波导，波导层和 InAs/GaAsSb 超晶格吸收层之间采用倏逝波耦合方式，可以实现低损耗和高响应度的中红外光探测。对器件的光电特性进行了模拟，着重分析了 InAs/GaAsSb 超晶格光电探测器与 GaAsSb 波导集成的影响因素，得到了吸收区的最优厚度和长度。当吸收区的厚度为0.3 μm、长度为50 μm时，噪声等效功率最低，量子效率可以达到68.9%。基于Ⅲ-Ⅴ族材料的波导探测器更容易集成中红外光源，实现中红外的片上集成光电检测芯片。

摘要:本文基于目前对宽波段探测器的应用需求，设计了一种在250~1 100 nm范围有较高响应的硅雪崩光电探测器（Si APD），不需要拼接即可实现紫外-可见-近红外波段光的高效探测。分别对硅的紫外增强和（近）红外增强进行了分析，在此基础上，为获得宽波段响应Si APD，对器件结构进行模拟设计，采用光背入射等方式，提高短波吸收，同时保证近红外吸收。模拟优化的Si APD器件峰值波长940 nm左右，在250 nm和1 100 nm处响应光电流均超过峰值的15%，这种结构的器件适用于多光谱及未来高精度探测等应用领域。

摘要:在GaSb衬底上外延生长晶格匹配的XBn结构InAsSb具有高晶体质量，在高工作温度（HOT）下能够实现极低的暗电流。该结构具有优越的性能，在阻挡多数载流子的同时，不影响空穴传输。为了进一步探索XBn单极势垒结构的能带和载流子输运机理，系统地研究了掺杂对PBn结构InAsSb光电探测器的暗电流、光电流和隧穿特性的影响。制备了三个高质量InAsSb样品，吸收层（AL）均为非故意掺杂（UID），对接触层（CL）和势垒层（BL）进行不同浓度的p型掺杂。随着CL中p型掺杂浓度的增加，器件的开启偏压变大，而BL中的p型掺杂会导致隧穿效应发生在更低的偏置电压下。对于BL非故意掺杂的样品，表现出极低的暗电流，仅为5×10^-6 A/cm²。该样品的器件光电流特性可以通过背靠背二极管模型拟合，揭示了BL两侧存在两个反向的空间电荷区。

摘要:本文提出了一种中波640×512（25 μm）的碲镉汞偏振焦平面阵列。从线栅结构优化和串扰抑制的层面，对微偏振片阵列进行了精心设计；探索了一种低损伤的片上制备工艺，经验证，该工艺与碲镉汞器件兼容良好。在完成微偏振片阵列的片上集成后，NETD仍能保持在9.5 mK以下。进一步地，为揭示主导消光比的潜在作用机制，设计了特殊的微偏振片阵列排布方式，从实验上证明了串扰效应是影响消光比的主要来源。将像元边缘的遮挡区域扩展至4 μm宽，能够将来自相邻像元的串扰率有效降低至大约2%，并实现在17.32~27.41之间的优良消光比。

摘要:基于主成分分析和聚类方法提出了一种碲镉汞晶片参数筛选方法，建立了对碲镉汞晶片参数进行筛选的数据模型，模型中通过对初始晶片数据进行清洗和分析，利用主成分分析（PCA）降维法和基于密度的聚类算法（DBSCAN），确定了晶片数据中最密集的区域。同时利用流片后得到高性能芯片的优质碲镉汞晶片参数拟合边界椭圆曲线，并将其作为优质晶片的判断标准，能够根据输入的晶片电学和光学参数生成晶片评级，得到了大于90%的覆盖率。

摘要:通过研究和优化长波红外量子级联激光器（LWIR QCLs）的光学腔面增透（AR）膜，可提高器件的输出性能。与Al₂O₃膜系相比，Y₂O₃ AR膜表现出更高的腔面光学灾变（COMD）水平，两种膜系的光学腔面镀膜均无光束转向效应。对激射波长为8.5 μm的3 mm腔长、9.5 μm脊宽掩埋异质结（BH）LWIR QCL使用Y₂O₃膜系的金属高反（HR）膜和反射率约0.2%的AR膜，在298 K下获得了2.19 W的最高脉冲峰值功率，较未镀膜器件提高149%。对于连续波（CW）操作，通过优化Y₂O₃ AR膜的反射率，最高输出功率达到0.73 W，较未镀膜器件提高91%。

摘要:微波功率应用是一种直接利用微波的功率和能量与物质互作用的应用。近年来，随着毫米波功率源技术的发展，微波功率应用逐渐向毫米波频段发展。由于毫米波波长较短，在功率应用中展现出诸多独特特性，并发展出一系列独特应用。本文对毫米波在物理科学、材料科学、生物医学等领域的研究工作进行了评述，主要包括聚变等离子体加热与诊断、材料加工与分析、生物效应应用等，对目前研究和发展中的主要瓶颈问题进行了介绍，并对未来发展进行了展望。

摘要:本文通过分析耗尽型GaN器件kink效应，基于ASM-HEMT提出了一种改进模型。该模型考虑到漏源电压、栅源电压与kink效应的关系，不仅能够准确模拟电流崩塌和kink效应发生时的漏源电流趋势，而且精准拟合了不同栅源电压下kink效应发生时对应的漏源电压值V_ds-k，表明改进模型能够准确表征GaN器件在整个工作电压范围内的直流特性，拟合误差在3%以内。为了验证改进模型的精确度，利用ADS负载牵引仿真电路进行了模型仿真，仿真结果显示，改进模型最佳效率匹配时的功率附加效率精确度比原始ASM-HEMT模型提高了4%。

摘要:针对侧栅结构高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistors， HEMTs）太赫兹探测器，构建了器件的直流输运和太赫兹探测的物理模型。运用自对准工艺，成功制备了形态良好、接触可靠的侧栅结构，有效地解决了器件双侧栅与台面间的接触问题，最终获得了不同栅宽（200 nm、800 nm和1 400 nm）的侧栅GaN/AlGaN HEMT太赫兹探测器。通过直流测试表征发现，不同器件的栅宽与其阈值电压之间呈现出明显的线性关系，验证了侧栅结构HEMT太赫兹探测器的直流输运模型。上述结果为完整的侧栅HEMT太赫兹探测器的理论模型提供了实验验证和指导，为侧栅HEMT太赫兹探测器的发展提供了重要支持。

摘要:等离子体处理ABS管提升了ABS/Ag镀层太赫兹空芯波导的性能。胶带法测试结果表明，等离子体处理后，银镀层的附着力由5级提升至2级。等离子体处理后的ABS管内表面银层的均匀性和致密度更高，高质量的银层有利于降低波导的损耗。未经等离子体处理的4.2 mm内径的ABS/Ag镀层空芯波导在0.3 THz和0.1 THz时的直线损耗分别为0.72 dB/m和1.47 dB/m，等离子体处理后其损耗分别降至0.70 dB/m和1.44 dB/m，且波导能够在冷热环境中稳定传输太赫兹波。等离子体处理后的样品在超过200小时的湿热老化和16次的高低温循环老化试验后直线损耗升高小于0.1 dB/m，而未经等离子体处理的样品的损耗升高大于1 dB/m。研究结果表明，等离子体处理后的ABS/Ag镀层太赫兹空芯波导损耗更低、传输可靠性更高、耐老化性更好，可用于构建下一代通信、传感及太赫兹成像系统等。

摘要:太赫兹成像技术受辐射源和探测器性能限制，在细节分辨能力、成像速度和噪声抑制等方面仍有进一步改进的空间。本文提出一种基于空间曲线填充的太赫兹图像超分辨算法，采用视觉自注意力（Vision Transformer， ViT）结构主干网络，通过注意力机制进行太赫兹图像特征提取；构建希尔伯特空间曲线，根据特征图按曲线填充的方式进行图像重建，并用轻量化的一维卷积处理重建图像特征，对重建图进行逆变换恢复图像空间结构；最终通过像素重组实现上采样，得到物体轮廓和细节增强的输出图像。实验表明，相较常规ViT结构，本文方法图像峰值信噪比（PSNR）提高0.81 dB，结构相似度（SSIM）提高0.007 4，有效抑制了噪声对图像纹理的影响，获得了分辨能力显著提高的结果图像，证明了太赫兹图像超分辨处理技术的可行性及其恢复图像细节、提高图像质量的能力。

摘要:光电导天线是太赫兹时域光谱系统中普遍使用的宽带太赫兹辐射源，天线衬底材料对其辐射太赫兹波特性至关重要。目前广泛使用的光电导天线材料是第二代半导体材料GaAs，而第三代半导体材料具有更大的禁带宽度，对提高天线辐射太赫兹波的功率更有利。本文利用大孔径光电导天线的电流瞬冲模型，对常用光电导天线材料（SI-GaAs、LT-GaAs）和未来有望应用于光电导天线的第三代半导体材料（ZnSe、GaN、SiC）辐射太赫兹波的特性进行了仿真研究，结果表明在相同偏置电场和各自最高光通量触发下，LT-GaAs天线辐射太赫兹波的幅值最高、频谱最宽；第三代半导体材料制备的天线可以承受更高的偏置电场，在各自的最大偏置电场下辐射太赫兹波的强度远远大于GaAs天线。本工作对研制新型的第三代半导体光电导天线提供了理论指导。

摘要:在长腔边发射二极管激光器中，纵向空间烧孔（LSHB）、双光子吸收（TPA）和自由载流子吸收（FCA）是影响高注入电流下输出功率线性增长的关键因素。针对1.06 μm长腔半导体激光器，通过将TPA和FCA损耗与一维速率方程相结合，提出一种简化数值分析模型。系统分析了LSHB、TPA和FCA对输出特性的影响，并提出可以通过调整前腔面反射率和量子阱（QW）在波导层中的位置来提高前腔面输出功率。

摘要:本文针对无人机空中目标探测系统的空间限制，提出了一种多光束可分路扫描式被动调Q微片阵列全固态激光器的方案，采用六管芯半导体激光器阵列端面紧凑泵浦长条状的Nd：YAG/Cr⁴⁺：YAG键合晶体，在每一路1.6 W的泵浦功率下，产生了6路波长为1 064.4 nm、脉冲宽度为2.4 ns、光束质量为1.39、峰值功率为3.75 kW、重复频率可达22 kHz的输出激光，整个系统的体积仅为2 cm×2 cm×1.5 cm，实现了6路激光同时输出。研究了调Q晶体的初始透过率和输出镜反射率对激光脉冲重复频率和峰值功率的影响机制，重点对泵浦源激光器管芯的出光一致性问题做了深入探讨，通过实验验证了使用一个激光键合晶体产生多路纳秒级窄脉冲激光束的可行性。研究结果以小型化结构实现了被动调Q全固态激光器的多光束出射，对实现激光探测系统光源的小型化和集成化有借鉴意义。

摘要:文章提出了一种改进的极化合成孔径雷达（PolSAR）数据多元散射能量分解方法。改进后的分解方法包括两个不同的步骤。首先，利用相干矩阵的特征向量对散射模型进行修正；其次，利用目标的熵和各向异性来提高体散射能量。该算法在保持城市区域中较高的二次反射散射能量的前提下，有效地提高了植被区域的体散射能量。利用真实的数据验证了该方法的有效性，将原始相干矩阵分解得到的散射能量和方向角补偿后相干矩阵分解的散射能量与三种已有的分解算法进行了对比。实验结果表明，文章提出的分解方法能够更有效地表示不同地物极化SAR数据集的散射能量。

摘要:红外小目标检测是红外图像处理中的一项常见任务。在计算资源受限的条件下，传统的红外小目标检测方法面临着检测率和检测精度的平衡问题。本文针对 YOLOv5s 模型提出了一种在资源受限条件下快速红外小目标检测方法，该方法增加了一个小目标检测头，并用Normalized Wasserstein Distance（NWD）度量取代了原来的Intersection over Union（IoU）度量，同时考虑了红外小目标的检测精度和检测速率。实验结果表明，改进后的算法在 15 W TPU 上实现了最大 95 FPS 的红外小目标有效检测速度，同时达到了最大 91.9 AP@0.5 的检测精度，有效提高了资源受限条件下的红外小目标检测效率。