摘要:三五族化合物半导体具有丰富的特性，使其在电子学、光电子学以及光子学领域获得了各种应用，这些都源自于三族元素和五族元素构成之二元系的各种魔幻组合形成的多变特性。本文基于二元系砷化物、磷化物及锑化物，对其构成的各种三元系、四元系和五元系的特征进行了几何图示阐述，主要涉及其带隙、晶格常数及其与不同衬底的晶格匹配区域。对氮化物和稀氮、铋化物和稀铋以及硼化物的一些特性也进行了简要讨论。通过对整个三五族化合物半导体的全面了解将有助于深入了解其潜力和可持续发展态势，包括存在的诸多挑战。

摘要:报道了一种采用单个增益芯片实现双波长输出的光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器（VECSEL）。VECSEL所用的增益芯片发光区由两组不同发光波长的量子阱组成，其中一组发光波长较短的量子阱采用吸收区泵浦的方式，另一组发光波长较长的量子阱采用阱内泵浦方式。在VECSEL工作时，吸收区泵浦的短波长量子阱率先激射，由于发光波长较长的量子阱对短波长量子阱的强度调制效应，此时可以观察到两种波长的光谱峰值强度随时间周期性振荡，采用高灵敏探测器观察到VECSEL此时的输出激光呈现出脉冲输出形式。随着泵浦功率进一步增加，VECSEL的输出激光呈现稳定的双波长输出，激光波长峰位分别位于967.5 nm和969.8 nm。VECSEL双波长稳定输出时的最大激光功率可以达到560 mW，光斑在正交方向呈现对称高斯形貌，正交方向发散角分别为6.68°和6.87°。

摘要:对976 nm波段超大光学腔结构半导体激光器的外延和谐振腔设计进行了数值研究。在量子阱层的下方和上方设计了模式控制层，以抑制快轴高阶模的激射。通过能带结构的调控抑制了电子泄漏，调控使得电子势垒从p波导层到p包层增加。优化后的外延结构内部损耗为0.66 cm^-1，内部量子效率为0.954，远场发散角半高全宽为17.4°。对于谐振腔设计，提出了沿谐振腔线性电流分布结构，以减少空间烧孔效应，这使激光器在20 A时功率提高了1.0 W。采用超大光学腔外延结构的4 mm腔长、100 μm发光区宽度的单管芯片，在25°C连续电流注入下，21 W输出功率时达到约71%的高功率效率。

摘要:采用LPE生长的中波碲镉汞材料，通过B离子注入n-on-p平面结技术制备了规模为256×256，像元中心距为30 μm的碲镉汞APD焦平面探测器芯片。在液氮温度下对其增益、暗电流以及过噪因子等性能参数进行了测试分析，结果表明，所制备的碲镉汞APD焦平面芯片在-8.5 V反偏下平均增益达到166.8，增益非均匀性为3.33%；在0~-8.5 V反向偏置下，APD器件增益归一化暗电流为9.0×10^-14~ 1.6×10^-13 A，过噪因子F介于1.0~1.5之间。此外，还对碲镉汞APD焦平面进行了成像演示，并获得了较好的成像效果。

摘要:报道了基于梯度能带结构的高速室温中波红外HgCdTe器件，器件设计为n-on-p同质结结构，在300 K的零偏压条件下达到了1.33 ns（750 MHz）的总的响应时间，相对于非制冷的碲镉汞器件和工作于高偏压下的碲镉汞APD器件响应速度有所提高。基于一维模型的分析表明，吸收层中的组分梯度可以形成内置电场并改变了载流子的输运特性，该模型由不同组分梯度的HgCdTe器件的实验对比验证。因此，此项工作优化了高速HgCdTe中波红外探测器的设计，并为设计超快中波红外光电探测器提供了一种可行的思路。

摘要:应用半导体非平衡载流子连续性方程模拟了PbSe光电导红外探测器参数对光电响应的影响，实验研制了小规模像元的x-y寻址型PbSe光电导焦平面阵列（FPA）探测器，像元尺寸为500 μm×500 μm，像元间距为500 μm。实验表征了PbSe FPA探测器像元的光电响应性能，有效像元率达到了100%。500 K温度黑体辐射和3.0V偏压下像元的黑体响应率的范围是70~146 mA/W，平均响应率和平均探测率分别达到了110 mA/W和5.5×10⁹。像元的噪声等效温差（NETD）范围是15~81mK，平均噪声等效温差为32 mK。使用中波红外成像装置，初步演示了PbSe FPA探测器对350~450℃热辐射目标的红外成像。为后续研制高密度像元PbSe FPA探测器奠定了基础。

摘要:研究了分子束外延生长条件对高铟组分InGaAs材料性能的影响，分析了生长温度、V/III比和As分子束形态对In_0.74Ga_0.26As材料光致发光和X射线衍射峰强度、本底载流子浓度和迁移率的影响。测试结果表明：适中的生长温度和V/III比可以提高材料晶格质量，减少非辐射复合，降低本底杂质浓度。As分子束为As₂时In_0.74Ga_0.26As材料质量优于As₄分子束。当生长温度为570 ℃，As分子束形态为As₂，V/III比为18时，可以获得较高的光致发光和X射线衍射峰强度，室温和77 K下的本底载流子浓度分别达到6.3×10¹⁴ cm^-3和4.0×10¹⁴ cm^-3，迁移率分别达到13 400 cm²/Vs和45 160 cm²/Vs。

摘要:提出了采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长无Ga且应力平衡的InAsP/InAsSb超晶格，并探索了其作为红外吸收材料的可行性。首先采用k·p理论计算了InAsP/InAsSb超晶格的带隙，发现其波长调节范围可以从中波红外到长波红外。然后通过MOCVD技术在InAs衬底上生长了InAs_0.8P_0.2/InAs_0.7Sb_0.3超晶格。XRD测试结果表明，InAs衬底峰与超晶格零级卫星峰的失配仅61"，即基本实现应力平衡；AFM测试材料表面形貌显示5 μm×5 μm范围内均方根粗糙度为0.4 nm；低温PL光谱显示较强的发光，峰位于3.3 μm的中波红外波段，接近设计值。这些结果表明采用MOCVD生长应力平衡的InAsP/InAsSb超晶格作为红外探测材料具有较好的可行性和实用性。

摘要:基于天文红外探测器评价体系，利用改进的“光子转移曲线”测试方法，分别测试了液氮制冷和热电制冷的两款InGaAs近红外探测器的性能。NIRvana-LN光电子与输出数字量的转换因子为0.16ADU/e^-，读出噪声实测值是83 e^-，远高于标称值15 e^-；NIRvana的高、低转换因子分别为1.25ADU/e^-和0.097ADU/e^-，读出噪声分别为105 e^-和380 e^-；NIRvana在高转换因子档下暗电流实测值是415 e^-/s，大约是标称值的2倍。理论估算云南天文台两米环形望远镜在1.565 μm太阳磁场测量时的信号电子数约8800 e^-，在实测暗电流4.06 e^-/s，像元曝光时间20 ms，读出噪声83.59 e^-条件下，NIRvana-LN探测器信噪比为70。

摘要:针对不同项目研制过程中碲镉汞线列光导器件在筛选测试和应用中出现的失效模式进行了归纳和总结，并综合碲镉汞材料参数、器件结构尺寸、器件物理、器件制备工艺和器件测试等几个方面因素对器件失效的可能原因进行了分析，首次提出碲镉汞线列光导器件的优值因子作为失效判据，为进一步理解碲镉汞线列光导器件的物理机理以及更好优化器件的筛选过程提供了参考，为碲镉汞线列光导器件应用中出现的失效问题提供了分析和解决的方向。

摘要:对Sb₂Te₃薄膜的结构、线性光学及非线性吸收性质的Ti掺杂影响进行了系统性探究。利用磁控溅射和高温退火手段制备了不同Ti掺杂浓度的晶态Sb₂Te₃薄膜。X射线光电子能谱分析显示Sb₂Te₃薄膜中的Ti元素以Ti⁴⁺化学态以TiTe₂的形式存在。线性光学性质结果表明，在保持非线性器件中宽工作波长特性的同时，Ti掺杂可以提高Sb₂Te₃薄膜的透射率，并降低光学带隙从1.32 eV至1.25 eV，根据Burstein-Moss理论，这取决于载流子的减少。利用自主搭建的开孔Z扫描系统，测试了薄膜样品在132 GW/cm²强度下800 nm飞秒激光激发的非线性吸收性质，结果显示的Ti掺杂引起的饱和吸收可调谐行为可归因于光学带隙减小与晶化抑制的竞争效应。此外，Ti掺杂将Sb₂Te₃薄膜的激光损伤阈值从188.6 GW/cm²提高到了265.5 GW/cm²。总而言之，Ti掺杂Sb₂Te₃薄膜在非线性光学器件领域具有广泛的应用前景。

摘要:针对W波段速调管难以实现连续波高功率的问题，设计了一个工作在TM₃₁-2π模式的W波段连续波带状注扩展相互作用速调管（EIK）高频电路，该电路采用电压20 kV、电流0.65 A，2.5 mm×0.3 mm的带状电子注，高频系统采用五个哑铃型的五间隙谐振腔，输出系统采用对称输出波导。通过理论设计和高频结构参数优化，三维PIC仿真结果显示：在输入功率0.2 W的条件下，能够获得超过1200 W的输出功率，效率和增益分别为9.35%和37.8 dB。在高频参数敏感性和误差稳定性方面，对TM₃₁模式和TM₁₁模式进行了详细的对比分析。

摘要:基于90 nm InP HEMT工艺，设计了一款220 GHz功率放大器太赫兹单片集成电路，该放大器采用片上威尔金森功分器结构实现了两路五级共源放大器的功率合成。在片测试结果表明，200~230 GHz频率范围内，功率放大器小信号增益平均值18 dB。频率为210~230 GHz范围内该MMIC放大器饱和输出功率优于15.8 mW，在223 GHz时最高输出功率达到20.9 mW，放大器芯片尺寸为2.18 mm×2.40 mm。

摘要:通过理论研究和粒子仿真（Particle in Cell ， PIC），设计了一支工作在基波TE01模式下，采用周期性介质加载（PDL）波导的220 GHz回旋行波管（gyrotron traveling wave tube， Gyro-TWT）。通过研究寄生振荡的起振阈值和加载介质环，成功抑制了寄生振荡（绝对不稳定性振荡和返波振荡）。分别采用了非线性理论程序与粒子仿真对注波互作用进行研究，对比了两种结果基本一致。PIC仿真结果显示，优化后的回旋行波管，工作在220 GHz时，在输入70 kV和3 A电子注的情况下，饱和输出功率为55.61 kW，对应的效率为26.48%，饱和增益为53.56 dB，-3 dB带宽为12 GHz。

摘要:提出了一种基于波形匹配的激光脚点定位方法，该方法以机载激光雷达点云数据作为参考，通过对观测弧段内激光脚点的单点波形匹配和系列脚点相关系数联合处理的方式，精确计算激光指向和距离信息，实现了对高分七号卫星激光脚点在起伏山区的精确定位。使用美国犹他州山地区域的机载激光雷达点云作为当地实测现场数据，对基于论文方法高分七号星载激光测高仪的精确定位数据进行了实验验证。在平均坡度达到20°的犹他州实验区域，观测弧段内高分七号激光脚点高程精度从精确定位前的（2.45±2.93） m提升至（0.27±0.61） m。试验结果表明，该方法可以有效提升高分七号星载激光测高仪观测成果在起伏山区的精度。

摘要:在介绍偏振三维成像机理、四孔径偏振三维成像仪组成的基础上，开展四孔径相对偏振方向对偏振三维成像精度影响分析，确定四孔径相对偏振方向精度要求。制定了四孔径镜头偏振片相对偏振方向定标方法和四孔径偏振三维成像仪相对偏振方向定标方法，搭建了定标装置，在实验室内开展了相对偏振方向定标。四孔径镜头偏振片相对偏振方向定标误差为±0.5o，四孔径偏振三维成像仪相对偏振方向误差为±1o，从而可保证偏振三维反演的法向量误差为-5.47%~5.80%，为偏振三维成像仪高质量成像提供保障。

摘要:建立了基于焦平面探测器的红外成像系统成像的空间域和频率域模型；并分析指出，由于背景辐射的存在和红外探测器明显的响应非均匀性，只有系统经过良好的辐射校正，方能使其成像过程符合线性和空间不变性条件，使得相机可以采用传递函数来评价其几何成像性能。提出了针对基于焦平面探测器的红外成像系统的传函测试方法，能够有效地处理背景辐射的影响而且不受系统不均匀性的影响，试验和应用实践显示了该方法的有效性。

摘要:为获取高品质的单通帯波长信道，设计了三种类型的渐变结构微谐振器光子晶体波导，用FDTD方法研究了这些结构的功率传输谱，并采集功率谱通帯参数对比分析了其输出性能。随微谐振器中心柱半径的增大，每支波导输出端单通帯传输模式表现为从短波向长波三次规律的周期性变化。波导结构选择及其参数的优化有助于输出性能的改善，在开发更多单通帯波长信道上都具有潜在能力。结果表明，优化后的结构拥有高品质的单通带波长传输特性，如：规律性周期变化模式、利于信号增强设计、稳定传输性能、优良宽带适应能力。该类波导可根据所需波长灵活选择最佳类型结构设计，在密集型光通信系统，光路集成，紧凑型光传感接口等设计中具有应用价值。

摘要:针对资源受限的红外成像系统准确、实时检测目标的需求，提出了一种轻量型的红外图像目标检测算法GPNet。采用GhostNet优化特征提取网络，使用改进的PANet进行特征融合，利用深度可分离卷积替换特定位置的普通3×3卷积，可以更好地提取多尺度特征并减少参数量。公共数据集上的实验表明，本文算法与YOLOv4、YOLOv5-m相比，参数量分别降低了81%和42%；与YOLOX-m相比，平均精度均值提高了2.5%，参数量降低了51%；参数量为12.3 M，检测时间为14 ms，实现了检测准确性和参数量的平衡。

摘要:提出一种结合跨尺度特征融合与瓶颈注意力模块的轻量型单帧红外小目标检测网络。该网络在不引入额外神经元的前提下，直接在编码层和解码层之间进行高频多尺度特征交互，从而维持小目标在网络深层的响应幅值，实现小目标浅层空间结构特征与深层高级语义特征之间的交互融合。同时，该网络在编码器瓶颈处级联轻量型混合注意力模块，进一步增强目标特征在网络深层的响应幅值。实验结果表明，该网络能有效抑制复杂背景杂波，并以较低参数量实现红外小目标检测。