摘要:InAs/GaInSb II类超晶格材料在长波与甚长波红外探测器领域展现出显著优势。通过优化分子束外延生长参数和界面调控技术，在GaSb再构转变温度下成功制备了50周期的10 ML InAs/7 ML Ga_0.75In_0.25Sb短周期超晶格材料。利用高分辨率X射线衍射（HRXRD）表征，测得该超晶格的晶格常数为6.108 ?，周期厚度为53.53 ?，与理论设计值的偏差小于0.2%，且与GaSb衬底的失配度仅为0.197%。原子力显微镜（AFM）测试表明材料表面均方根粗糙度（RMS）为1.67 ?，光致发光（PL）谱测得带隙为89.9 meV。在此基础上外延得到了12 ML InAs/5 ML Al_0.8In_0.2Sb超晶格势垒材料，与GaSb衬底失配度为0.067%。实验结果表明，所制备的10 ML InAs/7 ML Ga_0.75In_0.25Sb超晶格以及12 ML InAs/5 ML Al_0.8In_0.2Sb超晶格与GaSb衬底具有较好的晶格匹配性，其多级次级衍射峰特征和优异的界面质量进一步证实了材料结构的完整性。这些发现为高性能红外探测器的开发提供了重要的材料基础。

摘要:超构透镜凭借其独特的光场调控特性以及高度集成化、小型化的显著优势，在轻小型光电芯片一体化成像系统中具有广阔的应用前景。文中设计了面向像素级集成红外焦平面应用的超构透镜结构，采用步进式光刻技术与电感耦合等离子体（ICP）刻蚀工艺相结合的制备方法，通过对气体流量、工作压强、功率等刻蚀参数系统优化有效地抑制了负载效应，将刻蚀速率的标准差从0.205％降到了0.073％，并制备了面阵规模为640×512、像素中心距为30 μm、Si柱最大深宽比为3.42：1的高均匀性超构透镜阵列，对4.3 μm波长红外光的汇聚焦距为35 μm，焦距处中心区域10 μm和20 μm径向范围内测得的光场汇聚效率分别为66.4% 和84.9%，光场能量较相同面积范围内未集成超构透镜时分别提升了5.98倍和1.91倍。该研究为像素级超构透镜阵列集成红外芯片提供了结构设计与工艺基础。

摘要:空芯光纤传输CO₂等中红外激光在传输损耗、弯曲性能和可靠性方面存在诸多挑战，限制了其在激光医疗、柔性工业加工和气体传感等方面的应用。本文利用等离子体活化聚酰亚胺（PI）结构管和动态液相沉积工艺研制了PI/Ag/AgI界面结合强度高的柔性低损耗中红外空芯光纤。研究表明，等离子体处理后，PI表面的氮碳键转为氮氧键，并引入羧基等活性基团，在未明显增加表面粗糙度的情况下提高了表面亲水性和PI/Ag/AgI界面结合强度（由0级提升至2级）。所制备的2 mm内直径PI空芯光纤在8~15 μm具有低损耗窗口，传输10.6 μm波长CO₂激光的直线损耗低至0.05 dB/m，以20 cm半径弯曲180°时损耗仅上升至0.55 dB/m。光纤样品在150 ℃传输30 W CO₂激光300 s未见损伤，经过400 min抗振动测试以及120 min高低温（150/-196 ℃）处理后损耗保持稳定，具有实际应用价值。

摘要:本文研制了一种新型的锗（Ge）基阻挡杂质带（Blocked-Impurity-Band，BIB）红外探测器，采用平面型PIN结构，并利用近表面处理技术制备探测区和电极接触区。探测器展示了显著的整流特性，在反向偏压下具有极低的暗电流，且工作温度可提升至15 K。在该温度下，探测器在0 ~ -5 V反向偏置电压范围内，黑体探测率基本稳定在6 × 10¹² cm·Hz^1/2·W^-1。通过能带结构分析，详细讨论了探测器的暗电流机理以及温度变化对光响应的影响，提出了基于低温弱电离区的工作原理。此外，还对探测器的黑体响应率、黑体探测率进行了系统测试，并揭示了探测器在更高工作温度下维持高性能的机制。本研究为Ge基BIB探测器的温度性能提升提供了创新的思路，并为未来红外探测器的设计和应用提供了理论依据和实验数据支持。

摘要:响应带宽的拓展是量子阱红外探测器发展的一个重要方向。本文采用峰值响应波长为10.55 μm的量子阱材料，优化了30 μm中心距的量子阱红外探测器的衍射光栅结构，在同一光敏元内混合了周期分别为2.80 μm、3.50 μm和4.25 μm的三种光栅结构，得到了六种不同组合的混周期光栅。响应光谱测试表明，相比于单一周期光栅，混周期光栅的响应带宽最多可从1.20 μm拓展到1.91 μm，展宽了60%，而黑体响应率仅下降了12%。

摘要:为了研究InAs/GaSb Ⅱ类超晶格的电学特性，在GaSb衬底与InAs/GaSb Ⅱ类超晶格外延材料之间生长了一层晶格匹配的AlAsSb电学隔离层，抑制了衬底的导电效应。通过变温霍尔测试结果表明，未掺杂的超晶格呈现N型导电。随着P型掺杂浓度的增加，出现了补偿掺杂现象，并且在95 K和230 K分别发生了导电类型的转变。转变温度以下呈现P型导电，而转变温度以上则转为N型导电。通过费米能级模型对该现象进行了分析，结果表明，导电类型转变的温度随着掺杂浓度的增加而升高。

摘要:超晶格长波红外焦平面探测器工作在低温条件下，探测器各层材料之间热膨胀系数的差异会引起探测器形变产生热应力，进而影响探测器的光电性能。本研究设计了两种应力调控方法的结构模型，实现了超晶格探测器应力的调控。探讨了不同应力作用下InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波焦平面红外探测器的暗电流和光谱响应的变化。研究表明，在-10.7~131.9 MPa应力区间内，探测器光电性能变化幅度小。对探测器进行了温度冲击试验，探测器显示出高可靠性。研究结果对于InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波焦平面红外探测器的结构设计具有指导意义，为其性能和可靠性评估提供了依据。

摘要:本文提出并演示了一种回音壁模式微球谐振器。该装置的制备是将单模光纤与毛细管熔接，通过适当调节放电电流和光纤与毛细管的熔接位置，形成一个膨胀的空心球腔。微球被插入空心球腔中，并与腔壁紧密接触，通过渐逝场的耦合在腔壁中产生的反谐振导向机制来激发回音壁模式共振。该设备的品质因数为3.725 × 10³，结构紧凑，制造简单，易于封装，操作方便，成本低。

摘要:由于分焦平面偏振集成红外探测器的像元尺寸与其工作波长接近，衍射效应致使相邻像元不同偏振光的串扰严重，单一传统的金属光栅结构无法实现高消光比偏振探测芯片。本文提出并设计了超表面透镜的偏振集成红外探测器结构，研究了超构透镜对不同波长红外光波的光场汇聚能力，制备了超构透镜及亚微米光栅结构阵列并与红外焦平面进行了集成，器件偏振消光比超过15：1，选取了动态和变温物体进行了偏振成像实验，展示了分焦平面偏振集成器件的成像优势。

摘要:本研究成功制备了栅长为100 nm、具有InGaAs/InAs/InGaAs复合沟道的磷化铟基高电子迁移率晶体管（InP HEMTs）。直流测试表明，InAs沟道层的引入提升了跨导，但导致跨导峰值点在高漏压（V_ds）偏置下向低栅压（V_gs）方向偏移。峰分离分析发现直流跨导曲线由两部分构成：栅压调控的本征跨导和碰撞电离诱导的附加跨导。进一步研究表明，该异常偏移源于沟道碰撞电离强度的变化，这种变化主要由栅漏电场改变引起，而非沟道载流子浓度的变化。小信号模型中引入的两个额外电流源表征碰撞电离跨导，其数值变化趋势与峰分离结果的一致性验证了机理的正确性。射频测试证实，尽管直流跨导有所提升，但碰撞电离跨导的时间常数远大于一般跨导的时间常数，器件射频特性未能得到有效改善。这些发现为抑制碰撞电离效应及提升有效跨导提供了理论基础。

摘要:本文针对近场毫米波成像中目标与背景间距很近的情况，提出了一种采用新型自适应背景滤除的距离徙动算法（RMA）。该方法模拟了人工智能（AI）中所采用的人类视觉系统的注意力分配模式，即注意力机制。基于静态杂波滤除的概念，将扫描孔径的频域信号划分为网格单元。通过分析各单元内的运动过程来建立背景散射函数，然后对背景干扰进行线性滤除。对算法内背景散射干扰的表现形式展开了分析，并研究了网格单元尺寸对成像质量的影响。实验结果表明，所提方法具备提高目标和背景信噪比的能力，它能有效抑制背景干扰，使图像更加清晰突出，同时不会产生过高的计算负荷。该方法为提升毫米波成像技术在实际应用中的性能提供了一种新的解决方案。

摘要:优化光电导天线的基底材料与电极结构对提高其辐射太赫兹波性能至关重要。相比传统光电导天线（PCA），叉指型光电导天线（IPCA）能够在较小光敏面积内构建多个阵元，辐射性能更优越。文章设计并研制了6种具有不同阵元数目和电极间隙的IPCA，通过金属层遮挡消除相邻电极间的反向电场，对比了IPCA与传统PCA（平行电极天线和蝴蝶结天线）的辐射特性及偏振特性。进一步研究了IPCA的辐射特性随阵元数目、电极间隙、泵浦光能和偏置电场的变化。实验结果表明，40阵元的IPCA相比于单个天线，其THz脉冲辐射幅值提高了30倍。

摘要:本文提出一种基于耦合双光栅的太赫兹量子级联（THz-QC）线激光器， 其在液氮温度以上连续波（CW）模式工作并有低发散角的高斯型光束。器件采用窄脊宽的双金属（MM）波导，用于降低功耗并提升散热效率。通过设计光栅的能带结构，使激光器具有两个超模。超模1以光栅1作为主控震荡器，光栅2作为相控天线阵列提供准直的波束辐射；超模2以光栅2作为主控振荡器提供准直光束，光栅1提供高反射率。两超模均具有高的品质因子与小光束发散角，这能显著缩短腔长并降低功耗。通过实验，可以观察到两个超模，产生发散角为12°×18°、光功率为1.04 mW的准直的高斯光束。器件阈值功耗与热阻分别低至2.62 W与8.5 mK/W/cm²，最高CW工作温度为78.0 K。本文深入研究了耦合双光栅系统中模式调控的机制，并为实现小发散角、低功耗、高散热效率的太赫兹量子级联激光器（THz-QCL）提供了更易达成的途径，并使之在更高温度下的CW模式工作时具有更好的性能。

摘要:高性能非制冷太赫兹（THz）探测器在许多技术领域都有广泛应用，如高速率数据通信、实时成像、光谱学和传感领域。然而，具备高灵敏度和快速响应能力的室温太赫兹探测器依然比较稀缺。近年来，二维材料中的热载流子光热电效应被发现可以用于太赫兹和长波红外的室温高速高灵敏光探测。在这项研究中，作者构建了基于高性能二维层状热电材料Bi₂Te₃的室温太赫兹探测器，该器件采用领结天线作为非对称光耦合器，利用热载流子光热电效应实现零偏模式下的太赫兹光探测。结果表明，基于Bi₂Te₃的太赫兹探测器具有优异的太赫兹探测性能，在100 GHz频段辐射下的响应率和噪声等效功率分别为0.45 A/W和17 pW/Hz^1/2，并实现了12 μs的快速响应时间。该工作展示了基于热载流子光热电效应的Bi₂Te₃太赫兹探测器在实现高性能非制冷太赫兹探测器上的良好应用前景。

摘要:毫米波技术因其对衣物的良好穿透能力和对人体的辐射安全性，在人体安检领域得到了广泛应用。然而，现有技术多采用固定极化模式，忽视了目标回波随入射极化的变化中可能蕴含的潜在信息。本文从理论上分析了线极化条件下目标交叉极化回波功率随入射极化角度的变化规律，并基于多层介质的传输特性将直接探测中的深度谱模型拓展到多层介质情况。在此基础上，通过入射极化角度扫描获取多个深度谱，提出了极化角度-深度矩阵，用于在直接探测中对目标极化角度和深度两个维度上的特性进行表征。仿真和实验验证了上述分析的准确性以及在人体安检场景隐藏武器探测中的实用价值。

摘要:本文报道了一种工作于利特罗条件下的反射式闪耀光栅的设计制作及其表征与测试方法。光栅采用锯齿状结构，通过机械刻划工艺进行加工。其结构参数的表征与性能测试采用太赫兹量子级联激光器结合自混合干涉效应的方法，获得了光栅常数与闪耀角的非接触式测量，分别为84.89 μm和24.9°，并在太赫兹波段内展现出0.117 rad/THz的角分辨率和71%的最高反射效率，测试结果与理论设计基本吻合。该方法通过反馈信号直接解析光栅参数，在测量速度上有较大提升，为光栅的实时动态表征提供了新的途径。

摘要:光电流扫描成像技术是太阳能电池及光电探测器研究的重要技术支撑，然而振镜驱动光束扫描方式存在扫描范围受限和图像畸变问题。为克服上述弊端，面向大面积光电器件光电响应一致性的检测需求，基于光学组件扫描方式，本文研制了一套大成像范围、高空间分辨率、高稳定性、低成本的光电流扫描成像自动化测试系统，高细分模式可实现亚微米几何定位（细分数6 400，扫描步长0.625 μm），兼顾了大范围和高分辨率的样品扫描测试需求，且整体结构简单，极大降低了扫描成像系统的成本。使用表面覆盖有“南”字白纸和光栅条掩模板的硅光电池样品，证明扫描范围大于10×10 mm²，空间分辨率可达0.6 μm。对Cu₂ZnSnS₄和Cu₂ZnSn（S， Se）₄太阳能电池的表面光电流图像进行了表征，证明Cu₂ZnSnS₄电池存在较多缺陷，而Cu₂ZnSn（S， Se）₄电池表面光电响应均匀，缺陷较少，这些结果有助于改进电池的制备工艺。

摘要:仿真模拟了分段平面成像系统的成像特性，基于棋盘式透镜采样阵列，探讨了系统结构参数对成像结果的影响，并给出了成像系统的最佳参数。在此基础上，创新性地采用了高光谱图像，详细研究了自然场景下干涉光谱宽度对分段平面成像系统成像质量的影响，指出实际应用场景中容许的干涉带宽应不大于100 nm。研究内容不仅对棋盘式成像仪的开发具有指导意义，其中基于真实场景的容许带宽和误差分析的讨论对所有的分段平面成像系统都具有启发性。

摘要:随着红外探测技术在军事侦察、航天监测和安防预警等领域的广泛应用，红外测量系统在红外探测技术中起着关键的作用。针对红外测量系统标定与辐射特性反演中存在的标定效率低、环境干扰大等问题，本文提出了一种基于红外弱小目标的测量系统标定及辐射特性反演方法。采用小面源黑体作为可控辐射源投射红外目标，通过深度学习网络对红外弱小目标进行精准识别与灰度提取，并以此建立测量系统标定模型。试验结果表明，该方法在298~308 K范围内标定稳定性良好，辐射特性反演绝对误差控制在±2 K范围内，且反演温度相对误差≤0.5%。回归分析也表明了温度反演精度较高（R2>0.94）。相较于传统方法，本文方法兼顾了标定效率与精度，并扩展了对目标的温度场反演能力。本研究为红外弱小目标的快速标定与高精度辐射特性分析提供了有效解决方案，在军事侦察、航天监测等领域具有应用潜力。