摘要:本文研究了吸收倍增分离型雪崩光电探测器（Separate Absorption Charge Multiplication Avalanche Photodetectors，SACM APD）的穿通特性，基于器件的光谱响应、电容特性以及不同工作温度下的I-V特性，结合SILVACO仿真平台计算得到的器件内部电场和能带分布，分析了SACM APD穿通前后器件性能并建立相应的数学模型。设计优化硅基SACM APD器件结构参数和工艺参数，当场控层离子注入能量为580KeV时，仿真得到，优化结构器件的穿通阈值电压为-30 V，电容降低至穿通前的1/3。基于（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS）工艺制备了硅SACM APD器件，测试得到器件的穿通阈值电压为-30 V，穿通时光电流升高至原来的2.18倍@808 nm，响应峰值波长由穿通前的590 nm红移至穿通后的820 nm，峰值响应度由0.171 A/W@590 nm升高至0.377 A/W@820 nm，电容降低为穿通前的1/3@1 MHz。

摘要:无人机因其小巧、轻便、灵活的特点，在农业、物流、救援、赈灾等方面有着广泛的应用。然而如果使用不当或管理不善，不仅会造成个人隐私泄露、财产损失，还可能对公共安全甚至军事安全构成威胁。因此，实时准确地对空域内的无人机进行检测与预警具有重要作用。对此，提出了一种用于红外无人机检测的多通道交互注意力和边缘轮廓增强的方法（MCIAECE）。首先，通过构建多通道交互注意力机制模块和边缘轮廓增强模块组成的双通道对红外图像的浅层和深层特征进行提取，经过注意力机制可以增强目标特征而边缘轮廓增强则可以获取更多细节信息。然后使用多级特征融合模块将所提取的各层特征进行融合增强，从而获得检测结果。实验结果表明，在三个数据集上用多通道交互注意力和边缘轮廓增强的方法都能够达到较好的效果。其中在NUDT-SIRST红外数据集上效果最佳，检测概率和交并比分别为98.83%和85.11%，与基线网络相比提高了1.95%和6.88%，与其他方法相比，在目标的边缘轮廓还原方面效果显著。

摘要:This study introduces a comprehensive theoretical framework for accurately calculating the electronic band-structure of strained long-wavelength InAs/GaSb type-II superlattices. Utilizing an eight-band Hamiltonian in conjunction with a scattering matrix method， the model effectively incorporates quantum confinement， strain effects， and interface states. This robust and numerically stable approach achieves exceptional agreement with experimental data， offering a reliable tool for analyzing and engineering the band structure of complex multilayer systems.

摘要:提出了一种基于微双臂马赫-曾德干涉仪（MTP-MZI）的新型近红外全光纤模式监测器。该MTP-MZI模式监测器通过光纤熔接机将无芯光纤（NCF）和单模光纤（SMF）熔接耦合，形成两条独立的厘米级光传输路径。NCF中近红外高阶模式相较于SMF中基模对曲率变化引起的能量泄漏更敏感，因此曲率变化时，NCF中近红外高阶模式光泄漏，导致MTP-MZI透射光谱发生变化。通过分析器件的曲率、透射光谱和空间频谱的关系，可以研究曲率变化过程中参与干涉的模式，以揭示光纤中近红外光的模式传输特性。验证实验中，通过在模式监测器前熔接空芯光纤 （HCF） 激发高阶模式，曲率变化时引入的高阶模式光泄漏，透射光谱恢复至无弯曲且未接入HCF的状态。实验结果表明，MTP-MZI模式监测器能够监测外部引入的光纤模式，为近红外全光纤模态监测在光纤通信系统中的应用提供理论与实验依据。

摘要:电光采样探测技术已在太赫兹技术领域得到广泛应用，该技术还可以测量少周期激光脉冲的电场时域波形。其频率响应和探测带宽直接由电光晶体和探测激光脉冲的脉宽决定。研究了基于薄硒化镓晶体的电光取样探测技术在中红外少周期激光脉冲测量中的频率响应特性和探测性能。计算了该技术在探测过程中引起的激光脉冲中心频率偏移和带宽变化规律，进而讨论了引起的脉冲畸变规律。研究发现这种技术会导致探测的少周期激光脉冲中心频率发生红移、带宽变窄。当测量的激光波长从2 mm增加到10 mm时，这种变化也随之减小。本工作有助于评估电光取样探测技术在中红外波段的测量性能，并为相关实验提供参考。

摘要:为了提升量子阱红外探测器的光电转化效率，开展了对强光与物质耦合作用区域内器件的辐射耗散与耦合强度匹配条件的研究，并提出了一种区别于传统本征耗散与辐射耗散匹配的临界耦合模型。通过解析模型，量化了本征热耗散和耦合强度对临界条件的贡献。研究结果表明，在优化匹配参数后，去除了热耗散的净光电吸收率可超过 95%，且在强耦合机制和临界耦合条件的协同调控下，光电响应率的提升幅度最高可达 160%。揭示了强耦合条件下优化耗散与耦合参数的重要性，为增强光电转化效率及改进量子阱红外探测器性能提供了理论和设计参考。

摘要:光的偏振特性被广泛应用于成像、通信、材料分析和生命科学等领域。已经开发了各种可以用来测量目标偏振信息的方法。然而，传统的偏振探测系统往往体积庞大、结构复杂，限制了其广泛应用的潜力。为了应对微型化的挑战，近年来人们对集成式偏振探测器进行了广泛探索，在性能和功能方面取得了显著进步。在这篇综述中，我们主要关注具有变革性特征的集成式偏振探测器，包括无限高的偏振分辨能力、对偏振态变化的超高灵敏度感知、全斯托克斯参数测量，以及同时感知偏振和光的其他关键特性。最后，我们讨论了集成式偏振光探测器未来发展的机遇和挑战。

摘要:提出并实现了以二维贴片天线阵列为谐振腔的单模太赫兹量子级联激光器（THz-QCL）。单个贴片天线中有源区处在上下金属层之间，具有全尺度亚波长特性，并激发竖直方向低辐射损耗的电四极子模式。阵列内天线之间的交互耦合有效抑制了电磁场在平面内的泄漏。因此，当阵列仅包含少数天线时即获得高的品质因子和低的阈值电流密度。由此，激光器功耗低至950 mW。此外，离散分布的天线阵列使得散热面积远大于发热面积，结合非泵浦区域提供的横向散热通道，激光器的单位面积热阻低至5.6 mK/W/cm²。通过显著降低激光器功耗、提升散热效率，所研制的激光器激光频率为3.18 THz，边模抑制比达19.5 dB，光束发散角35 °×35 °，20 K时连续工作达到3.14 mW，最高连续工作温度达到90 K，显著高于相同材料研制的法布里-泊罗腔激光器的工作温度。本工作为提高THz-QCL的连续工作温度提供了新的思路。

摘要:红外高光谱大气探测仪II（HIRAS-II）是风云三号E星（FY-3E）上的关键设备，具有高光谱、高灵敏度和高精度的垂直大气探测能力。为了确保探测精度，需要将其热模型与在轨温度数据进行标校。本研究中，通过引入先进的克里金代理模型和高效的自适应区域优化算法，建立了一种智能化、自动化、精准化的标校方法，命名为智能热模型标校平台（ICP-TM）。利用该方法对FY-3E/HIRAS进行热模型标校后，结果表明，与在轨数据相比，热模型的预测误差在低温工况（10 ℃）下从5 K降低到±1 K以内。随后在高温工况（20 ℃）下验证了标校后的模型，该模型在不同工况下表现出良好的通用性。这种标校精度也优于其他类似文献中的误差值（如3 K）。此外，使用ICP-TM平台完成该标校过程仅用了8天，效率远高于基于手动标校方法的3个月时间成本。这说明所提出的方法显著提高了热模型的精度和效率，有助于后续红外光学载荷的在轨精密热控研究。

摘要:采用二氧化硅平面光波回路 （PLC） 技术，设计并制备了 O 波段、通道间距 800 GHz 的 16 通道阵列波导光栅 （AWG）。将波长分配从 IEEE 802.3bs 规定的 8 个通道扩展到 16 个通道，增加了通道数量并提高了传输容量，以满足未来数据中心对 1.6 Tbps 及更高速信号传输的要求。通过优化 AWG 结构，使其插入损耗优于 -1.61 dB，插损均匀性低于 0.35dB，偏振相关损耗 （PDL） 低于 0.35 dB，相邻信道串扰低于 -20.05 dB，纹波小于 0.75dB，中心波长偏差低于 0.22nm，1 dB 带宽超过 2.88 nm。同时验证了该 AWG 可以传输每通道 53.125 Gbaud 的 4 级脉冲幅度调制（PAM4）信号，总传输速率可达1.6Tbps以上。

摘要:国产高分系列卫星搭载的激光测高仪主要用于为影像提供高程控制点。在卫星运行过程中受环境变化的影响导致激光指向偏移，足印定位误差增大，直接降低了控制点高程精度。这种影响在复杂山地尤为明显。为了提高星载激光测高仪观测成果在复杂山地的可用性，提出一种基于波形频域匹配的激光足印定位方法：利用高精度的地形数据进行波形仿真，由计算仿真波形与国产高分系列卫星接收波形在频域的相关性确定激光足印的位置；由多足印频域匹配的联合计算，得到激光指向的系统偏差。在美国蒙大拿州中部、怀俄明州西部、犹他州东部三个区域进行的实验结果表明，该方法获得的足印平面偏移距离标准差、平面正北夹角标准差、等效激光指向偏离角度标准差等均优于时域波形匹配方法，证明了基于波形的频域匹配方法在足印高精度定位方面具有优势，为提高卫星激光测高仪观测成果在复杂山地的可用性、以及利用波形匹配实施对卫星激光测高仪指向误差校正奠定了基础。

摘要:傅里叶干涉系统（以下简称干涉仪）的光程差速度稳定性指标，可用来对干涉系统运动的速度均匀性进行量化分析。在空间遥感仪器入轨后的振颤环境下，其机构对探测过程中会出现运动可靠性问题，本文针对此工况提出并分析研究了一种新的针对干涉系统光程差的速度均匀性分析方法。外界振颤激励会引起干涉系统结构的响应，该响应可作为干涉系统全新的稳定指标进行分析，可进一步精确定量化干涉系统稳定性性能所受振颤影响，也可表征干涉系统在轨时力学表现。同时，建立干涉仪的光学表面模型，进一步从理论上表征微振动对干涉机理均匀性的影响。该方法对进一步研究外部振颤工况下干涉系统稳定性性能及其控制研究具有一定指导意义。

摘要:连接毫米波雷达芯片和天线的微带传输线对天线的辐射效率和带宽有重要影响。本文提出了一种适用于汽车雷达频率范围内复杂阻抗匹配的宽带非均匀微带线。与渐变传输线不同，波浪形传输线由周期性的半圆短段组成。通过调整半圆的半径，表面电流产生变化并且集中在半圆部分，从而获得更宽的谐振频率可调范围。结果表明，加载波浪线毫米波雷达天线的带宽提高到9.37 GHz，比加载渐变线宽5.81 GHz。加载波浪传输线后天线的增益为14.69 dB，半功率波束宽度约为9.58°。本文提出的非均匀微带线方案为实现毫米波雷达扩展宽带的应用提供了重要的思路。

摘要:弱小目标高灵敏度探测是天基红外感知的重要发展方向，而以目标背景辐射特性为驱动的红外探测系统指标体系设计方法是主要突破点之一。以民航飞机为典型的空中目标活跃于对流层上部及平流层底部，在复杂地球背景杂波和大气衰减效应作用下，表现出暗弱多变的辐射特性，对天基红外探测效能提出了极大挑战。针对这一问题，本文提出了一种基于多物理效应耦合的空中目标红外探测系统多参数联合寻优方法。首先，基于目标、背景的光谱辐射特性以及目标-天基探测平台的光谱大气透过率变化特征完成对天空中目标探测谱段的初步优选，并提出了探测灵敏度需求。然后，建立了以目标运动速度限、地球背景限、探测灵敏度为三大边界的系统参数寻优方法，实现了空中目标红外探测指标体系的建立。

摘要:在大面积量子级联激光器功率扩展过程中，经常遇到光束质量下降、多叶远场模式发射等挑战。这些问题随着脊宽的增加而变得尤为突出，最终导致多模问题。针对这一问题，提出了一种基于超对称原理的创新多脊波导结构。该结构由中间较宽的主波导和两边较窄的辅助波导组成。通过模式匹配设计将主波导的高阶模式与辅助波导的模式耦合，辅助波导的光损耗抑制这些高阶模式，从而实现较宽主波导的基模激射。本文采用有限差分特征模方法对4.6 μm波长量子级联激光器进行了详细的结构建模和仿真优化，成功实现了脊宽10 μm的单横模QCL。与传统单模QCL（脊宽约5 μm）相比，MRW结构有可能使激光器的增益面积提高100%，为提升中红外量子级联激光器单模发光功率提供了一种新颖的设计理念和方法，具有重要意义。

摘要:研究旨在通过仿真实验揭示红外偏振成像系统在浮空器平台海雾背景下的探测优势。首先，基于偏振双向反射分布函数，分析了偏振特性随观测角度变化的规律，研究结果表明红外偏振在浮空器斜视成像中的适用性。其次，借助蒙特卡洛方法和MRTD模型，构建了红外偏振成像系统的最大作用距离模型，从而验证了红外偏振成像相较于红外强度成像在海雾背景下特征保持和探测距离上存在优势。为红外偏振技术在浮空器平台上的部署应用，提供了理论分析和仿真依据。

摘要:靶标中心定位是红外热成像仪标定过程中的关键技术。针对靶标形貌相对复杂的特点，提出了一种基于自构卷积核改进模板匹配的中心定位算法。算法首先通过构造具有靶标图像特征的归一化模板，在下采样与预处理的目标图像上移动模板进行匹配运算，得到粗定位结果；根据粗定位中心对原图进行ROI精细匹配，并通过亚像素细分算法进一步校正，最终确定准确的靶标中心位置。利用该算法对模拟的劣化环境下靶标图像进行检测，能有效避免模糊、背景复杂、目标不完整或者特征不明显的情况对定位的干扰，具有较好的鲁棒性，能够准确地定位靶标中心，且运算速度快，与CCORR、NCC等传统模板匹配和Hough变换相比有较大的提升，可以满足红外热成像仪自动标定过程中的定位需求。