摘要:硅衍射微透镜阵列通常被用来与红外焦平面集成而提高器件性能。在常规套刻法用于制备硅衍射微透镜阵列时光刻误差是很难避免的。这对器件性能及后续应用产生严重的影响。针对此问题，本文提出一种高精度硅衍射微透镜阵列制备的新颖自对准方法。该方法中硅衍射微透镜阵列的制备精度只由第一次掩膜光刻的精度决定。在后续的刻蚀中，采用掩膜层和牺牲层或保护层将已刻蚀区域进行保护，对未保护区域进行刻蚀，有效地阻挡非刻蚀区域，精确刻蚀所需刻蚀区域。采用新颖自对准法可以制备出高精度硅衍射微透镜阵列，其衍射效率可达到92.6%。与红外焦平面探测器集成后，平均黑体响应率提高了8.3%，平均黑体探测率提高了10.3%。这表明硅微透镜阵列可以通过会聚作用提高焦平面阵列占空因子，同时降低串扰，进而提高焦平面阵列性能。该研究结果对通过优化微纳器件制作水平提升其性能具有重要参考意义。

摘要:InGaAs/InP单光子雪崩二极管（SPAD）研制需要采用两次元素扩散方法，以实现对倍增层厚度以及其电场分布的精确控制。针对两次扩散深度的有效预测问题，围绕InGaAs/InP SPAD中锌原子的两次扩散行为开展了仿真分析和器件研制。基于二维模型拟合模拟的两次扩散深度，建立了预测扩散深度的公式。利用扫描电子显微镜和二次离子质谱表征器件双扩散区的二维杂质形态和一维杂质分布。制备了不同扩散组合多种倍增层厚度的InGaAs/InP SPAD器件，各倍增层厚度与实测击穿电压呈现线性关系，击穿电压与仿真结果具有良好的一致性。根据器件暗计数率（DCR）结果，提高倍增层厚度减小了器件DCR。在倍增层厚度为1.5 μm时，过偏压3 V下温度为300 K、273 K、263 K、253 K时分别具有210⁶、110⁵、410⁴、210⁴的DCR。这些结果证明在基于InP的平面器件处理中精确控制双扩散锌结几何形状的有效预测路线。

摘要:长波红外的超表面在热成像、大气遥感和目标识别等领域具有巨大的应用潜力。在这项研究中，我们设计并实验展示了一种 4 mm 尺寸的全硅超表面透镜，其具有大焦深，可在 9 μm 至 11.5 μm范围内工作。实验结果证实了超透镜在长波红外区域的有效聚焦和成像能力，为超透镜技术在长波红外领域的实际应用铺平了道路。

摘要:可变光衰减器（Variable optical attenuator，VOA）广泛应用于光通信和光电子系统中，然而很少有VOA阵列的报道。本文提出一种基于液体光阑的微流控VOA阵列，利用螺旋形轨道实现多光束能量同步非等量衰减，或者使用环形轨道同步等量衰减，其中液体光阑的通光孔径通过介质上电润湿效应调节。该VOA阵列结构紧凑、体积小、操作简单、成本低，可灵活调整多光束之间的衰减比以实现多信道功率均衡。研究结果表明：所提微流控VOA阵列具有超越一般VOA阵列的宽衰减范围（0-100%衰减）和很小的插入损耗（0.26 dB），响应时间为0.1 ms，对偏振不敏感。它也能兼作光开关阵列。所提VOA阵列展示了集成和高性能的潜力，并为应用提供一种经济有效的方式。

摘要:光调制反射光谱因其高灵敏的特性而广泛的用于研究半导体及其表面与界面特性。基于光栅光谱仪其测量光路根据分光顺序的不同可以分为前置分光构型（暗构型）与后置分光构型（亮构型）。本文以InP/In_0.52Ga_0.48As/InP异质结外延结构为例，阐述了两种光路构型的不同特点和适用条件。揭示前分光构型能很好地分离荧光谱线与调制谱线；后分光构型则有利于采用较强调制激光而有效提取荧光较弱的电子结构信息。后分光构型实验中还观察到，当使用低能量激光（1 064 nm）只调制激发窄带隙的InGaAs层时，却观察到宽带隙InP的谱线形的反常现象。这起源于光生载流子的界面电场调制作用，表明界面激发的后分光构型可作为一种非接触“电调制”方法而方便地应用于宽带半导体的异质外延结构的研究。

摘要:随着非制冷红外探测器像元尺寸的逐步缩小，提高探测器吸收率变得越来越重要。该文章基于现有的制备工艺，提出了一种IMIAM（Insulator-Metal-Insulator-Air-Metal）腔体型超表面非制冷红外探测器结构，在增强探测器吸收的同时有效改善了光敏层受热的均匀性。通过系统的仿真优化，其在长波红外波段（8～14 μm）的平均吸收率超过了97%，使器件几乎实现了百分百的完美吸收，同时在中红外波段也表现出了优异的吸收特性。该文章还通过工艺验证了该结构的可靠性，对于改进现有非制冷红外探测器工艺具有一定的启示意义。

摘要:本文研究了一种基于石墨烯的双频频率选择表面（GFSS），并分析了该GFSS的工作机理。通过调节偏置电压控制石墨烯化学势在0 eV和0.5 eV间变化，可以实现GFSS在双频段带通、高通低阻、低通高阻、带阻四种工作状态。基于此GFSS，提出了一种六边形天线罩加载在一个宽带全向单极子天线上，可以实现1.08 THz和1.58 THz双频段独立的360°六波束全向扫描。此外，在增加方向性的同时双频段的峰值增益分别达到了7.44 dBi和6.67 dBi。该工作为实现多频段太赫兹多波束可重构天线提供了一种简单的方法。

摘要:为了适应高速大容量的通信需求，提出了采用基于概率整形（PS， Probabilistic Shaping），离散多音调制（DMT， Discrete Multi-tone Modulation）和离散傅里叶变换扩展技术（DFT， Discrete Fourier Transform）实现300GHz太赫兹信号无线传输。概率整形通过增加星座点距离提升信号接收机灵敏度，可最多降低55%的误码率，可延长传输距离。离散傅里叶变换扩展技术在系统中降低1.68 dB正交频分复用（OFDM， Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号的峰均比，提升抗非线性效应能力。通过结合这些先进的数字信号处理技术，分别实现了12GBaud PS-16QAM的OFDM-DMT信号及10GBaud PS-64QAM的DFT-S-OFDM-DMT信号1 m无线传输。基于300GHz的太赫兹无线传输系统，比较了采用这些数字信号处理技术的性能优势。

摘要:近年来，太赫兹（Terahertz，THz）技术在生物医学领域的应用研究发展迅速。科技工作者利用THz技术在生物分子、细胞、组织及生物个体等层面取得了一系列的重要研究成果，为生物医学研究和诊疗提供了新视角和手段。作者从THz光谱检测、成像及生物效应三个方面总结了THz技术在生物医学领域的研究现状，分析了THz技术在生物医学应用中所面临的挑战，并对未来的发展方向进行了展望。

摘要:金星上层霾消光和微物理特性的变化会影响金星大气的化学和辐射平衡，为研究其时空分布，选取2006~2013年间金星快车SPICAV SOIR仪器的太阳掩星数据进行分析。首先利用MODTRAN建模去除金星中上层大气的吸收效应，后利用剥洋葱法计算67~92 km高度处金星上层霾的消光廓线。研究表明：1）金星上层霾的消光系数总体趋势是随着高度增加而减小。不同区域间的消光系数变化较大，低纬度霾在任务开始时大幅增加，昼夜间霾的平均消光系数略有变化。霾层的垂直光学厚度在10^-2数量级。2）上层霾的数密度随高度增加而减小，从南极到北极，上层霾的数密度呈现先增加后减小的趋势。3）低纬度地区的云顶高度较高，为82.7 ± 5.8 km；极区的云顶高度较低，北极地区云顶高度为73.3 ± 2.4 km，南极地区为79 ± 3.5 km。北极地区上霾层平均标高为4.0 ± 0.9 km。

摘要:光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography，OCT）技术具有非侵入、高分辨率、可实时成像等优点，在生物医学、材料学及红外传感等众多领域被广泛应用。设计了一种基于氮化硅（Si₃N₄）的脊形悬空光波导，基于时域有限差分法对所设计波导的主要结构参数进行了优化，并研究了该波导中产生的超连续谱特性。数值模拟结果表明，在脊宽=750 nm、脊高=700 nm、平板厚度=200 nm以及上覆层高=150 nm的优化结构下，当入射泵浦光波长为1.3 μm，峰值功率为2 kW，和脉宽为50 fs时，基于该光波导可以产生波长覆盖可见光至中红外（703~4 014 nm）的宽带超连续谱。这一结果对于促进片上集成宽带光源在生物医学等领域的应用具有重要作用。

摘要:遥感图像场景分类旨在根据遥感图像的内容为其自动赋予相应的语义标签，已成为当前遥感图像处理领域中的研究热点。基于卷积神经网络（Convolutional Neural Networks， CNNs）的方法和基于自注意力机制的方法则是当前遥感图像场景分类中的两大主流方法。然而，前者不擅长学习长程上下文关系；后者对局部信息的学习能力有限，且具有较大的参数量和运算量。针对上述问题，提议一种基于知识蒸馏的轻量化遥感图像场景分类方法。该方法分别以Swin Transformer和小型CNN网络作为教师模型和学生模型，通过知识蒸馏的方式融合两种模型的优势；更进一步，提出一种新颖的知识蒸馏损失函数，使学生模型能够同时关注遥感图像类间和类内的潜在信息。在两个大规模数据集上的实验结果表明，与现有其它方法相比，所提出方法不仅有高的分类精度，还具有显著降低的参数量和运算量。

摘要:高精度的空间碎片测量，可以提供更精确的碎片目标实时信息，增强卫星对空间碎片的规避预警实效性。通过对青海口径1.2 m量子通信望远镜（海拔3 200 m）进行改造，采用单脉冲能量1.2 mJ、重复频率1 kHz皮秒激光开展了卫星激光测距（SLR）与空间碎片激光测距（DLR）试验，其中合作卫星的探测范围由低轨扩展至同步轨道，测距精度优于2 cm；空间碎片目标测量最远距离1620.5 km，雷达散射截面积（RCS）为2.41 m²，测距精度达到10.64 cm，实现了单套激光器系统既可开展合作目标厘米级高精度测距，又可实现空间碎片观测。这是目前为止国际首次采用高重频低功率激光测距系统实现对空间碎片目标高精度测量，体现了皮秒激光及高海拔大口径望远镜测量优势，为我国西部开展空间目标的激光测距提供参考，以及为空间碎片激光测距系统选址与空间碎片监视能力的提升提供了有效途径。

摘要:通过充分的调研和对比总结，梳理了20世纪60年代以来，元宇宙概念以及航天领域相关技术的发展趋势和代表性工作，指出多星组网以及数字化、虚拟化成为未来空天科技发展的重要方向。针对这一发展态势提出了“空天元宇宙”的概念，围绕这一概念对其数理基础进行了分析，提出航天数字孪生、广域超高速智能感知等构建空天元宇宙所需的关键技术并对其实现途径进行了阐述；进一步地，结合航天科技蓬勃发展的蓝图，预判了可能首先获得应用的场景，分析了构建空天元宇宙的现有困难，并提出了解决建议，为空天技术的发展提供了新思路，最后对空天元宇宙未来的发展进行了展望。

摘要:高分辨率遥感影像地形图的几何精度不可避免地受到轨道器姿态颤振的影响。因此，有必要在发射前对月球轨道器上搭载的立体测绘相机进行初步研究。提出了一种考虑姿态颤振的轨道器光学影像成像仿真方法。通过分别模拟三个姿态角的抖动，分析了不同姿态抖动对地形起伏的影响。所提出的模拟方法基于严格的成像模型，利用月球数字高程模型（DEM）和正射影像作为参考数据。在考虑姿态颤振的情况下，对月球立体测绘相机的轨道和姿态进行了仿真。根据轨道器在给定轨道上的位置和姿态生成二维模拟立体影像。利用DEM和仿真立体影像进行了实验分析。仿真成像结果表明，该仿真方法在保证成像效率的同时，又不损失地形制图的精度。通过DEM对比分析了姿态颤振对立体仿真影像制图精度的影响。