摘要:采用溅射法制备了n型碲化镉薄膜。研究了不同沉积时间制备的n型碲化镉薄膜的形貌、结构和光学性质，以及薄膜厚度和退火工艺对n型碲化镉薄膜光电化学特性的影响。实验结果表明，溅射时间为25 min的碲化镉薄膜具有较好的PEC性能。退火工艺可以提高沉积的n型碲化镉薄膜的光电化学性能。当用饱和氯化镉溶液涂覆碲化镉薄膜并在真空中400 ℃退火时，n型碲化镉薄膜的光电化学性能最佳，光电流达到301 μA/cm²。

摘要:提出了一种基于0.35 μm高压CMOS工艺的线性雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode， APD）。APD采用了横向分布的吸收区-电荷区-倍增区分离（Separate Absorption， Charge and Multiplication， SACM）的结构设计。横向SACM结构采用了高压CMOS工艺层中的DNTUB层、DPTUB层、Pi层和SPTUB层，并不需要任何工艺修改，这极大的提高了APD单片集成设计和制造的自由度。测试结果表明，横向SACM线性APD的击穿电压约为114.7 V。在增益M = 10和M = 50时，暗电流分别约为15 nA和66 nA。有效响应波长范围为450 ~ 1050 nm。当反向偏置电压为20 V，即M = 1时，峰值响应波长约为775 nm。当单位增益 （M = 1） 时，在532 nm处的响应度约为最大值的一半。

摘要:碲镉汞材料为窄禁带半导体，随着工作温度的升高，材料本征载流子浓度会增加，探测器截止波长会变短，暗电流增加等，会导致器件性能降低。碲镉汞红外探测器通常在77 K温度附近工作并获得很好的探测性能，但低温工作会增加探测器的制备成本、功耗、体积和重量等。为了解决这些问题，在保证探测器正常工作性能的前提下，提升探测器的工作温度是碲镉汞红外探测器的重要研究方向。p-on-n结构的碲镉汞红外焦平面器件具有低暗电流、长少子寿命等特点，有利于在高工作温度条件下获得较好的器件性能。在不同工作温度下对p-on-n长波焦平面探测器的性能进行测试分析，在110 K时p-on-n长波碲镉汞红外焦平面探测器噪声等效温差（Noise Equivalent Temperature Difference ， NETD）为25.3 mK，有效像元率为99.48%，在高温条件下具备较优的工作性能。

摘要:研究了基于钛TES的超导单光子探测器的特性，器件尺寸范围为5 μm×5 μm到20 μm×20 μm，集成光学腔体后在1 550 nm波长实测的系统探测效率最高达到72%，最佳能量分辨率为0.26 eV。在此基础上，采用二流体模型提取了基于钛TES的超导单光子探测器的特性参数（包括温度灵敏度、电流灵敏度、热容等），并模拟计算了基于钛TES的超导单光子探测器的响应时间和能量分辨率，与实验结果完全吻合。结果表明优化探测器尺寸和临界温度，可以同时达到高探测效率和高能量分辨率，实现光子数可分辨的高性能单光子探测器。

摘要:针对掺铥光纤激光器泵浦源的需求，研制了波长为793 nm的高功率半导体激光芯片和尾纤耦合模块。激光器外延采用了非对称大光腔的波导结构，降低了模式损耗，波导采用无铝的GaInP材料，结合真空解理钝化工艺提高了腔面损伤阈值。通过外延结构和腔面镀膜的优化，研制的激光器单管输出功率达到12 W@11A，在输出功率8 W时通过了300 h老化测试。采用7只单管制备了尾纤耦合模块，耦合至100 μm NA.0.22光纤中，输出功率为40 W@7A，电-光效率为49.5%@40 W。

摘要:提出了一种基于周期缺陷地结构的可集成毫米波加脊半模波导滤波器。该滤波器利用了波导的高通特性以及周期缺陷接地结构的宽带抑制特性，从而构建了有效的通带滤波器。测试表明，该滤波器的3 dB通带范围为39.4～45.4 GHz，中心频点为42.4 GHz，3 dB相对带宽为14.1%，带内最低插入损耗为2.4 dB，位于44.2 GHz，高频带外抑制在58 GHz达40 dB。该滤波器的横截面相比矩形波导滤波器减小了约64 %，有利于电路小型化、集成化。随着5G通信向毫米波频段发展，这种小型化毫米波滤波器在5G通信中有着广阔的应用前景。

摘要:石墨烯具有缺陷密度低、易大面积转移，载流子迁移率高等优异特性，但石墨烯具有的零带隙能带结构导致光生载流子寿命不高，制约了其在高灵敏光电探测器的应用。本工作中利用铁电材料CuInP₂S₆（CIPS）做顶栅来调控石墨烯的光电特性，探索了提升石墨烯太赫兹探测器灵敏度的可能性，研究了基于铁电调控下的石墨烯光热电效应和等离子体波自混频效应的探测机理，得到了高性能的石墨烯太赫兹探测器。在40 mV的偏置电压和2.12 V的栅压下，该器件在0.12 THz波段辐射下达到了0.5 A/W的响应率，响应时间为1.67 μs，噪声等效功率为0.81 nW/Hz^1/2。在0.29 THz波段辐射下仍达到了0.12 A/W的响应率，且噪声等效功率为1.78 nW/Hz^1/2。该工作展示了二维铁电异质结构在太赫兹波段中的巨大应用前景。

摘要:利用线性和非线性理论研究了电子注偏心对0.22 THz回旋行波管注波互作用的影响。基于色散方程研究了电子注偏心对线性增益、绝对不稳定性的起振电流和返波振荡的起振条件的影响。引入自洽非线性理论，分析了电子注偏心对输出功率和注波互作用效率的作用。同时，在考虑速度离散的情况下，研究了电子注质量对共焦波导注波互作用的影响。结果表明，电子注偏心会导致效率的降低。

摘要:为了提高太赫兹成像探测的纵向分辨率，提出了一种基于连续小波的经验模态分解的纵向分辨率增强新方法。首先先对样品的频域信号进行连续小波变换处理，获得其相对应的连续小波变换系数；然后对获得的连续小波系数进行经验模态分解，将其自适应地分解为一系列的本征模式函数和一个残差信号，并提取其中第一阶本征模式函数为成像参数进行三维重构，获得最终的三维本征模函数图像，以此来提高太赫兹检测图像的纵向分辨率。为验证方法的有效性，采用150 ～220 GHz高频太赫兹调频雷达成像系统分别对两种含内部脱胶缺陷的夹层结构复合材料进行成像检测并利用提出的方法进行处理，得到了纵向分辨率被有效增强，清晰度被有效提高的检测结果图像，这为未来的太赫兹计算机断层扫描成像和太赫兹无损检测应用研究提供了新的思路。

摘要:制备了金属-碲烯-金属的太赫兹光电探测器，实现了毫米波-太赫兹波下的光探测。结果表明，基于对数天线碲烯的太赫兹光电探测器在零偏压下具有较高的光响应率（40 mA /W，0.12 THz），响应时间为8 μs，噪声等效功率（NEP）为4 pW·Hz^-0.5。研究结果为高性能室温太赫兹光探测提供了一种新的发展路径。

摘要:采用气体源分子束外延（GSMBE）技术，研究了InP衬底上In_yAl_1-yAs线性渐变缓冲层对In_0.66Ga_0.34As/In_yAl_1-yAs高迁移率晶体管（HEMT）材料特性影响。研究了不同厚度和不同铟含量的In_yAl_1-yAs线性渐变缓冲层对材料的表面质量、电子迁移率和二维电子气浓度的影响。结果表明，在300 K（77 K）时，电子迁移率和电子浓度分别为8 570 cm²/（Vs）^-1（23 200 cm²/（Vs）-1）3.255E12 cm^-2（2.732E12 cm^-2）。当In_yAl_1-yAs线性渐变缓冲层厚度为50 nm时，材料的表面形貌得到了很好的改善，均方根粗糙度（RMS）为0.154 nm。本研究可以为HEMT器件性能的提高提供强有力的支持。

摘要:利用反射式太赫兹时域光谱研究飞秒光激发狄拉克半金属五碲化锆表面产生的瞬态光电流，进而分析五碲化锆产生太赫兹辐射的几种物理过程。实验结果表明，偏振无关的光电流是表面电流的主要成分，同时太赫兹振幅与泵浦脉冲的线偏振相关，表明部分电流产生于非线性光整流效应。圆偏振光泵浦下，太赫兹振幅随泵浦脉冲呈四倍周期性变化，证实五碲化锆在飞秒脉冲泵浦下产生圆偏振光电流效应。进一步分析超短激光脉冲激发下的太赫兹时域电场，揭示五碲化锆在光诱导下发生反演对称性破缺，产生B_1u声子，形成瞬态外尔点，发生从狄拉克态到外尔态的转变。这对研究拓扑相变和其他拓扑态等方面具有重要意义。

摘要:实现了一种基于“对差分”结构的高效率285 GHz三倍频器。相比于传统的基于片上旁路电容的平衡式三倍频电路，这种理念能够将电路的功率容量提高一倍。同时，这种结构的三倍频能够提供高度的幅度和相位平衡性，进而实现更好的直流馈电回路，并通过省去高工艺需求的片上电容而降低了相应的插入损耗。同样，这种电路能够通过“对差分”结构实现偶次谐波的本征抑制，从而保证了在管结数量倍增前提下的更高变频效率。测试结果表明该三倍频器能够在140~210 mW的驱动功率条件下提供12%的最高效率。

摘要:设计并研制出一种基于超材料的宽带微波/红外兼容隐身结构器件，该结构包括基于氧化铟锡（ITO）薄膜制备出的红外隐身层、微波吸收层和微波反射层，红外隐身层由圆环镂空结构的频率选择表面组成，微波吸收层由周期和方阻均不同的方环结构组成，微波反射层由连续的导电薄膜组成。各层由厚度不同的聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）隔开。结果表明此结构能够在2～18.6 GHz范围内实现90%以上的吸收，其红外发射率低于0.3。

摘要:光电导太赫兹源（Photo-Conductive Antenna，PCA）已广泛用于太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）。在THz-TDS系统中，处于偏置状态的PCA被飞秒激光触发因光生载流子，在偏置电场下的加速运动而向自由空间辐射太赫兹波，同时在PCA偏置回路中形成脉冲电流。通常给PCA加载偏置电压的回路有不同结构的电路设计，导致PCA装架的基板回路不可避免地存在一定电感，由此引起的电磁惯性会显著影响回路中脉冲电流的脉宽，电流脉冲的脉宽会随回路电感的增大而展宽。那么PCA回路电感是否会影响PCA向自由空间辐射THz波的特性，这是设计PCA基板电路面临的问题所在。本文尝试在PCA回路中加入不同电感值的电感元件，通过实验测试了PCA辐射THz波的时域波形和频谱，结果表明，PCA回路电感的数值对PCA辐射THz波没有明显影响，从而对不同场合应用的PCA基板结构和电路设计提供了实验基础。

摘要:提出一种适用于长波红外波段的二维偏振无关亚波长光栅结构。利用对称二维结构消除一维光栅的偏振相关性，增加光通量。提出光栅优化评价函数，将光栅结构参数优化转化为路径寻优问题。最后利用蚁群算法求解最优光栅结构参数。仿真结果表明，提出的二维多层结构在10～13 μm波段具有偏振无关、窄周期、窄带宽、低旁带的优点。提出的优化设计方法收敛速度快，优化后的光谱曲线横电波（TE）和横磁波（TM）偏振方向透射率均达到70%，带宽260 nm。

摘要:提出面向合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）回波数据的复杂结构特征增强算法（Complex Structure Feature Enhancement Algorithm，CEA）， 面向SAR成像目标的复杂结构特征，算法利用高阶方向全变分（High-order Total Direction Variation，HOTDV）正则算子表示，面向SAR成像目标的稀疏特征，算法用正则算子表示。算法利用交替方向多乘子法（Alternating Direction Method of Multipliers，ADMM）建立多正则约束优化框架，设计复杂结构分裂变量和稀疏分裂变量，并求出分裂变量解析更新解以实现SAR成像目标的复杂结构特征与稀疏特征的增强。多正则约束优化框架中的对偶分解保证多特征多任务处理能力，增广拉格朗日项的使用则保证了算法的收敛性和稳健性。最后，设计了仿真和实测SAR数据特征增强实验以验证算法的有效性，对比多种传统结构特征增强算法以验证所提复杂结构特征增强算法的优越性。

摘要:针对卫星载荷大气校正仪分系统PSAC在陆地上空气溶胶反演领域的应用需求，基于最优化反演框架，引入信息量和后验误差分析方法，讨论了不同观测模式下气溶胶和地表参数的信号自由度（DFS）的观测角度依赖性，给出了气溶胶和地表参数的后验误差。在此基础上，分析了气溶胶和地表参数的DFS随光学厚度（AOD）和地表反射率的变化趋势。研究表明：1）不同的观测几何下，气溶胶参数总的DFS有很大差异，反演气溶胶参数的最优散射角范围是140°～180°； 2）任意观测角度，细粒子为主的细模柱浓度，粗粒子为主的气溶胶柱浓度和能被反演出来，谱分布部分参数以及折射指数部分参数在大散射角能被反演获得； 3）对不同AOD和地表反射率下参数的DFS分析，偏振信息的增加有助于亮地表下气溶胶参数的反演，增加短波红外波段能提升在AOD高值条件下对地表参数的获取能力。

摘要:提出了一种用于中波红外成像的基于15位像素级单斜率模数转换器的低功耗数字读出电路。像素级模数转换器采用一种新型功耗自适应的脉冲输出型比较器，只有当斜坡电压信号接近积分电压时，比较器才产生功耗。此外，比较器输出脉冲信号，降低了15位量化结果存储器上消耗的动态功耗。该存储器采用三管动态结构，仅占约54 μm²面积，以满足15 μm像素中心距的面积约束。量化结果以电流模式读出到列级，避免相邻列总线间的电压串扰。基于0.18 μm CMOS工艺，采用该结构，设计并制造了640×512 规格的数字读出电路。测试结果表明，在120 Hz的帧频下，功耗仅为48 mW，总积分电容为740 fF，电荷处理能力为8.8 Me^-。在满阱状态，等效到积分电容的噪声电压为116 μV，峰值信噪比为84 dB。

摘要:人工微结构超表面近年来在偏振调控与色散调控领域都取得了诸多进展，然而传统方法计算超表面结构对椭圆偏振态的调控效果需要对每一个数据求解方程，因此实现任意偏振的消色差调控依然在复杂度上是一个挑战。一种基于坐标变换的正向计算方法用以快速计算超表面单元对任意偏振态的调控效果被提出，利用纯硅体系下的椭圆柱结构作为调控单元设计了工作在中红外波段的对椭圆偏振态调控的消色差聚焦超表面透镜。结果表明，此种方法与设计在极大简化计算流程的情况下，能够有效实现对椭圆偏振态的操控。相比于之前所报道的基于圆偏振或无偏振依赖的设计，该方法进一步拓展了超表面色散调控的应用范围，具有广阔的应用前景。