摘要:本文报道了基于InP/In_0.53Ga_0.47As材料体系的1 550 nm波长激光能量转换器。通过优化吸收层厚度及采用双层减反射结构（SiO₂和SiN），器件光吸收率高达96%，并具有良好的角度变化不敏感性和波长变化鲁棒性。实验结果与理论结果相一致，器件外量子效率（External Quantum Efficiency， EQE）达92%。在47 mW/cm2的激光功率密度下，电池的光电转换效率达到了23%，理论分析揭示该实验结果之所以低于理论预测值，主要原因是样品器件具有较高的串联电阻和较低的并联电阻，为提高激光光伏电池效率，还需进一步优化器件工艺，以降低器件相关电阻阻值。此外，本文还深入探讨了器件区面积对器件光伏性能的影响，为激光光伏电池的微型化提供了优化方向。

摘要:制冷型红外探测器杜瓦的热负载是表征杜瓦绝热能力的综合指标，辐射漏热是热负载的一部分，计算辐射漏热时，传统的方法一般将杜瓦简化为同轴圆筒模型，简化模型与实际模型相差较大且无法计算发射率、透射率和反射率随波长变化的表面之间的辐射换热。为提高杜瓦辐射漏热的计算精度，本文基于蒙特卡洛原理，采用3D Studio Max建模，提取模型信息开发程序，得到了一套基于辐射传递因子的杜瓦辐射漏热通用计算程序。为了初步检验计算程序的准确性，按灰体假设计算了两型实验杜瓦的冷端辐射漏热并与实验测量值进行比对，实验杜瓦1（典型1 K×1 K）冷端辐射漏热的理论计算值和实验测量值分别为155 mW和136 mW，两者的误差为19 mW；实验杜瓦2（典型640×512）冷端辐射漏热的理论计算值和实验测量值分别为87 mW和79 mW，两者的误差为8 mW。初步检验计算程序的准确性后，考虑材料表面发射率、透射率和反射率随波长的变化及温度对辐射波长的影响，理论计算和实验测量了工程用典型1 K1 K长波杜瓦在窗片面对发射率为0.9的灰体时的冷端辐射漏热，理论计算值为127 mW，实验测量值为110 mW，两者的误差为17 mW。

摘要:InGaAs焦平面探测器的应用追求高密度小中心距，中心距的减小加强了面阵像元间的相互耦合作用。本文通过制备不同规模5 μm中心距InGaAs小面阵器件，研究高密度焦平面像元耦合作用，创新地引入矩阵方程描述各部分的暗电流贡献，构建像元耦合数学模型，定量分析了耦合作用导致的暗电流贡献。结果表明，在-0.1 V偏压下，面阵中反偏状态像元对邻近反偏状态像元的暗电流抑制程度为像元本底暗电流的21.39%；零偏状态像元对邻近反偏状态像元的暗电流增幅程度可达219.42%。利用高密度焦平面像元耦合模型，总结了像元耦合对暗电流的影响规律，为高密度InGaAs焦平面的暗电流研究提供了新的思路。

摘要:探测器性能是实现空间目标探测的决定性因素之一。文章针对空间目标地基探测场景，分析了阻挡杂质带探测器的性能指标需求。通过建立地基探测场景辐射传输模型，对背景辐射及点目标辐射进行理论计算并分析了辐射与探测器性能指标的关系。以空间碎片为典型目标、地基望远镜为搭载平台，文章分析计算了中纬度高海拔探测环境下探测器量子效率、暗电流、满阱、比探测率等关键性能指标需求。研究结果为地基探测器结构设计奠定了理论基础。

摘要:机载面阵摆扫成像系统多采用匀速扫描方案，对于大惯量的整机摆扫系统，匀速式扫描需要消耗大量时间完成换向动作，制约了高速换向扫描时的适应能力，限制了系统的扫描效率。本文提出了一种正弦型的新型变速横滚扫描策略，减小速度与加速度突变，降低换向时间损耗。基于俯仰方向的前向像移补偿策略，建立了垂直航迹校正的视轴位置计算模型，使扫描图像中心视轴稳定在同一水平线，有利于摆扫图像的准确拼接。经理论分析与仿真实验验证，在90°摆扫成像角度，相同速高比条件下，扫描效率可提高约18.6%。采用新的垂直航迹计算方法，实现了宽视场高分辨率成像，单行视轴水平稳定精度优于0.4 mrad。论文研究工作对推动机载面阵摆扫成像技术向着宽视场、大速高比、高扫描效率方向的进一步发展具有重要意义。

摘要:自监督预训练方法具有强大的特征提取和模型迁移能力，然而，目前多模态遥感图像融合中的预训练方法只对所提取多模态特征进行拼接等操作实现简单融合，而未针对多模态信息的融合设计专有模块，导致多模态互补信息融合不充分；其次，这些方法未考虑和利用遥感图像内部的跨尺度一致性先验，导致其对多模态遥感信息的提取和整合有限，因而使得各种下游任务的性能有待提高。针对上述问题，提出一种基于自监督预训练与跨尺度对比学习的多模态遥感图像融合方法，主要包括三部分：1）通过引入交叉注意力融合机制初步融合不同模态提取的特征，再借助于编码器模块进一步提取特征，从而实现各模态互补信息的显式聚合和提取；2）通过引入跨模态融合机制，使每种模态能从所有模态的特征中提取有用的补充信息，分别解码后重构各模态输入；3）基于遥感图像的跨尺度一致性约束，引入跨尺度对比学习，以增强对单模态信息的提取，实现更鲁棒的预训练。在多个公开多模态遥感图像融合数据集上的实验结果表明，与现有方法相比，所提出算法在多种下游任务中均取得了显著的性能提升，在Globe230k数据集上达到了79.01%的平均交并比（mIoU）、92.56%的总体准确率（OA）和88.05%的平均F1分数（mF1），且具有扩展性好、超参数易设置的优点。

摘要:本文对基于Transformer神经网络模型的磷化铟高电子迁移率晶体管（InP HEMT）小信号建模进行了研究，利用Transformer模型对HEMT器件的交流S参数进行训练和验证。在所提出的模型中，八层Transformer编码器串联，每个Transformer的编码器层由多头注意层和前馈神经网络层组成。实验结果表明，在0.5~40 GHz频率范围内，HEMT器件测量和建模的S参数匹配良好，频率误差小于1%。与其他模型相比，可以达到良好的精度，验证了所提模型的有效性。

摘要:本文设计了一种W波段基片集成的微带到超薄腔体滤波器的过渡结构。该结构是一种连接微带电路和波导滤波器的新方法，这种新结构实现了从微带线到超薄腔体滤波器的平面集成化过渡，从而减小过渡结构的尺寸，实现小型化。该结构包含一个可以将微带线中的电磁场引入减高介质填充波导的锥形微带过渡结构、一个用于连接减高介质填充波导和超薄腔体滤波器的空气匹配腔。其中，微带线、减高介质填充波导以及超薄腔体滤波器的高度一致，使得整个结构可以和射频电路处在同一个平面，从而实现平面集成化。同时，该结构的输入输出端都是微带线，为了便于测试，加工时在该结构两端增加鳍线过渡结构。仿真结果显示，在微带到超薄腔体滤波器过渡结构的两端增加鳍线后，其通带为91.5 GHz到96.5 GHz，带内插损小于1.9 dB，带内回波损耗大于20 dB。随后对该结构进行了加工，实测结果显示，其通带为91.5 GHz到96.5 GHz，带内插损小于2.6 dB，带内回波损耗大于15 dB。值得注意的是，该测试结果依旧包含了两侧的鳍线所带来的影响。最后，为了验证该结构的可行性，设计了一个紧凑型的W波段集成上变频模块，并用本文设计的结构代替传统的鳍线过渡加波导滤波器结构。经过测试，该W波段集成上变频模块对84 GHz的本振抑制达到95 dBc，同时证明了本文推荐的结构可以在不影响滤波器性能的前提下实现系统集成的小型化。

摘要:相位一致性是决定多通道毫米波矢量接收机灵敏度的关键因素，研制毫米波相位一致性验证系统对实现高灵敏多通道接收机至关重要。该系统能够生成多通道矢量接收机所需要的矢量信号并作为目标系统或目标子系统的激励信号，应用于验证和评估这些矢量接收机或者矢量子系统的性能，为系统的研究、制造提供有力的理论和技术支撑。验证系统通过专用的相位一致性测试软件，将通用仪表、专用仪表组成一套完整的系统，研究双通道源相位一致性信号系统的搭配、校准、验证和信号产生输出特性。基于毫米波相位一致性原理，研究并开发矢量监测校准输出网络为专用仪表形态，包含射频幅相校准、矢量信号的校正，幅相测试与控制及信号输出幅度门限保护等多项创新性功能模块；同时该系统所有测控连接部分采用网口进行同步反馈与控制。

摘要:本论文提出了一种基于高阶TM_n1模的共谐振扩展互作用电路系统方案，用于锁定两个扩展互作用振荡器（EIO）的相位，以在G波段产生高功率。两个独立的EIO通过一个特定设计长度L_g的间隙波导内建立的单间隙耦合场耦合，形成基于共谐振系统的锁相EIO。作为一个整体系统，重点研究了该系统在不同单间隙耦合场下的模式分析、模式跳变，从而揭示了改变L_g时两个EIO注波互作用之间相位差的变化。为了证明所提出的电路系统锁定EIO相位的有效性，我们开展粒子模拟（PIC）研究，表明当两个输出端口的输出信号之间的相位差为0和π时，会发生对应于具有不同n的TM_n1模式的跳变。模拟结果表明：1）该锁相振荡器能够在220 GHz下产生两倍于单个振荡器的输出功率；2）当双电子注的注电流有差异或考虑两个EIO腔体加工容差时，两个EIO仍然能够产生具有0和π相位差的输出信号。该方案有望扩展到多个EIO之间的锁相，并在毫米波和更高频率下产生更高的功率。

摘要:光电导天线是太赫兹频段非常重要的器件，在太赫兹时域光谱技术中应用广泛。本文采用分子束外延生长方法制备Be掺杂InGaAs/InAlAs超晶格材料，作为1 550 nm激光泵浦光电导太赫兹探测天线的光吸收材料，制备的材料方块电阻大于10⁶ Ω/sq、电子迁移率为216 cm²/（V?s）；采用湿法腐蚀和磁控溅射工艺分别制备探测天线有源区台面和电极结构，并将天线芯片封装在PCB电路板上。采用国产1 550 nm飞秒泵浦激光器搭建探测天线测试系统，对电极间隙分别为40 μm和60 μm的探测天线进行了表征；测量结果表明，60 μm天线具有更宽的谱宽和功率动态范围，分别达到4.0 THz和77.0 dB。

摘要:基于二维三角晶格光子晶体，本文设计了一款新型二维光子晶体波导出射光集束的多功能器件，可以实现融合出射光集束和特定波长的高效滤波。该出射光集束结构类似于光栅结构，通过多通道之间的相互干涉原理使出射光呈集束状态，提高了出射光的辐射效率和距离，利用时域有限差分法可得，在1.447 的入射波长下具有高达450 的有效传播距离。该结构设计对在范围1.435~1.465 内的入射光具有很好的集束能力。同时，在波导两边还有两个六边形的耦合滤波结构，对于中心波长为1.490 和1.510 的入射光波，分别接近98.4%和97.3%的透射效率。该融合结构成功实现了滤波和集束功能。

摘要:本文研制了一种工作于220 GHz频段的收发组件。该组件由本振链路、发射链路、接收链路三部分组成，具有高集成度的特点。为解决链路中杂散信号的干扰问题，设计了218~226 GHz波导带通滤波器。该滤波器采用双模谐振腔结构，在通带左侧引入了一个传输零点，对214 GHz杂散信号起到了60 dBc的抑制。为达到发射功率指标，采用了改进型E面魔T构成四路功率合成放大器，该模块实现了72.5%的合成效率及高于82 mW的发射功率。最后经实测：在219.5~221 GHz的频段内，发射功率为82~95 mW，接收链路噪声系数小于7.1 dB，接收增益为5.1~6.0 dB，尺寸为65×70×30 mm³。

摘要:This study involved a comprehensive investigation aimed at achieving efficient multi-millijoule THz wave generation by exploiting the unique properties of cylindrical GaAs waveguides as effective mediators of the conversion of laser energy into THz waves. Through meticulous investigation， valuable insights into optimizing THz generation processes for practical applications were unearthed. By investigating Hertz potentials， an eigenvalue equation for the solutions of the guided modes （i.e.， eigenvalues） was found. The effects of various parameters， including the effective mode index and the laser pulse power， on the electric field components of THz radiation， including the fundamental TE （transverse electric） and TM （transverse magnetic） modes， were evaluated. By analyzing these factors， this research elucidated the nuanced mechanisms governing THz wave generation within cylindrical GaAs waveguides， paving the way for refined methodologies and enhanced efficiency. The significance of cylindrical GaAs waveguides extends beyond their roles as mere facilitators of THz generation； their design and fabrication hold the key to unlocking the potential for compact and portable THz systems. This transformative capability not only amplifies the efficiency of THz generation but also broadens the horizons of practical applications.

摘要:气体泄漏在空间中以扩散方式传播，泄漏源附近通常会形成浓度动态稳定的羽流，在红外图像中呈现近似“静止”的区域。这一特性常导致运动物体检测算法在这些区域的准确率降低，且难以获取气体的空间浓度分布。为解决这一问题，本文提出了基于背景差分法的Vibe Gases自适应阈值检测算法，对气体羽流成像的两个关键阶段进行了改进。在前景提取阶段，首先通过气体检测逻辑构建前景差分矩阵并进行二维频率映射，随后利用最小二乘法拟合差分分布函数，以计算前景与背景分离的最佳阈值。在背景更新阶段，构建前景气体的信号矩阵并进行二维频率映射，通过高通滤波提取主要信号范围，对位于气体区域且在主要信号范围内的像素进行延迟更新。气体稳定泄漏时的红外探测成像实验表明，在20 m处对乙烯的探测准确率为91.0%，交并比为89.4%；在5 m处对小泄漏量六氟化硫的探测准确率为81.3%，交并比为80.7%。该算法显著提高了气体羽流的成像质量，增强了对不同气体和场景的探测自适应性，并有效提取了气体空间浓度分布。

摘要:本文针对低分辨率热红外场景提出了一种基于神经辐射场（NeRF）的三维光场重建方法Infrared-NeRF。结合低分辨率热红外成像特点，面向热红外三维重建的速度和精度提升问题，开展了多方面优化。首先，受玻尔兹曼热辐射定律启发，首次将距离这一因素纳入NeRF模型中，使得单光线的传播呈非线性变化，更为准确地描述了红外辐射强度随距离增大而递减的物理性质。其次，在推理速度提升方面，基于红外图像中前景和背景呈高低频分布现象，提出了多光线非均匀光线合成策略，使得模型更关注场景中的前景物体，减少背景中光线的分布，在不降低精度的情况下大幅减少训练时间。此外，相较于可见光场景，红外图像仅有单通道，因此只需要较少的网络参数。经过同一训练数据和数据筛选方法进行实验表明，相较原始NeRF，改进后的网络PSNR和SSIM平均提升了13.8%和4.62%，LPIPS平均降低了46%。同时，得益于网络层数的优化和数据甄别方法，训练仅需耗费约原方法25%的时间即可达到收敛。最后，针对背景暗弱的场景，本文通过限制模型查询区间的方法使得模型的推理速度相较于原始NeRF提升了4~6倍。

摘要:为了满足红外搜索跟踪应用对于红外导引装置进行精确识别与定位的迫切需求，本文进行了一种基于“猫眼效应”的主动探测中波红外搜跟系统（ADMWIRSTS）研制，该系统主要由光束控制分系统和红外搜跟分系统组成。光束控制分系统采用光机一体二维指向镜实现系统方位、俯仰方向控制功能，可覆盖360°×90°全空域范围。红外搜跟分系统采用两个中波红外制冷式640×512焦平面探测器进行了共孔径扩束、红外与照明激光合束、红外搜索、两级跟踪光机设计。本工作中，进行了系统集成设计及结构有限元分析，对外场景物进行了搜索成像及两级跟踪成像，并在实验室对主动探测技术进行了实验验证。实验结果显示，ADMWIRSTS可通过照明激光的回波实现对中波红外导引或红外探测系统进行红外搜索跟踪成像及精确识别定位。上述工作对于发展紧凑型高精度红外搜跟与激光压制一体化系统等具有重要的技术意义和实际应用价值，在装备、物资和基础设施防护方面有广阔的应用前景。