短波长红光激光是激光显示、生物医学等应用领域急需开发的一种新波段光源。基于Ge/Si_xGe_1-x衬底设计并模拟分析了一种波长为620 nm的红光半导体激光器。该激光器使用Ge衬底以及Si_xGe_1-x基体层，通过改变Si_xGe_1-x层中的Si摩尔分数调整激光器结构中每层AlGaInP系材料的晶格常数，从而实现高Ga摩尔分数的GaInP量子阱并将GaInP量子阱的激光波长缩短至620 nm。通过计算SiGe、AlGaInP系材料的物理参数，研究了GaInP量子阱有源区结构和Si_xGe_1-x基体层组分对输出特性的影响规律，优化了激光器的结构参数。模拟结果表明，298 K温度下设计的激光器输出波长为620 nm，阈值电流为0.58 A，输出功率为1.20 W，转换效率为38.3%。

多晶硅氧化物(POLO)结构是在晶硅表面依次生长一层极薄的界面氧化层与多晶硅层所形成的钝化接触结构。基于POLO结构的钝化接触技术不仅能够获得优异的表面钝化特性,而且避免了金属与晶硅表面的直接接触,极大地降低了金属与晶硅表面的接触复合。目前应用POLO钝化接触结构制作的小面积晶硅太阳能电池转换效率高达26.1%,制作的大面积晶硅太阳能电池产业化效率已经超过24.5%。同时POLO钝化接触技术应用于晶硅电池的制作可以承受高温工艺,兼容现有的晶硅电池产业化设备,是未来极具产业化潜力的钝化接触技术方案。本文主要综述了POLO钝化接触结构中载流子的传输机理及相应的量化参数表征方法; 对比了POLO结构制备中界面氧化层生长、多晶硅层的沉积、掺杂及氢化处理的方法; 总结了多晶硅层的寄生吸收效应、晶硅表面形貌结构、掺杂浓度分布对POLO结构钝化接触特性的影响; 简述了POLO钝化接触技术的研究进展及当前POLO电池制作面临的技术难点。

提出一种基于啁啾极性调制的线性调频(LFM)信号光学产生和应用方案。利用两台并联的马赫-曾德尔调制器和一台相位调制器产生跳频载波，将单啁啾LFM信号调制到该载波上，经过光电转换后，可以产生啁啾极性可调的LFM信号，且实现了载频和带宽的四倍频。仿真验证了所提方案产生倍频LFM信号、测量多普勒频移以及在无线通信上应用的可行性。输入频率为4～6 GHz和5～6.5 GHz的LFM信号时可分别产生16～24 GHz与20～26 GHz的三角波调频信号，时宽带宽积扩展为8倍；对速度为800 m/s的运动目标进行速度测量，并利用模糊函数分析该信号对距离多普勒耦合问题的改善效果；在通信功能的仿真验证中，接收端匹配滤波成功恢复出码率为0.1 Gbit/s的10位二进制序列。所提方案结合了啁啾极性调制和微波光子倍频技术，可产生三角波调频信号，从而实现雷达的速度、距离联合测量，提升雷达探测分辨率，并且利用啁啾极性调制实现通雷一体化应用。

为了在热仿真时得到可靠的有源层温度分布，采用基于芯片封装结构原型的808 nm高功率半导体激光器单管有限元模型，引入条型区、热沉覆铜层和键合引线等影响因素，研究了高功率半导体激光器单管稳态工作时有源层的热分布特性。在简易模型的基础上分别单独引入并计算了条型区、热沉覆铜层和键合引线对器件有源层平均温度的影响，将这些影响因素同时引入得到了本文新模型，并使用该模型和简易长方体堆叠模型仿真了半导体激光器单管稳态工作下的温度分布，得到有源层的平均温度分别为42.089 ℃和46.405 ℃，使用实验数据计算得到器件有源层的平均温度为41.708 ℃，简易模型的仿真结果误差为11.26％，本文模型的仿真结果误差为0.91％。对同一封装结构参数、不同转化效率和波长的多个高功率半导体激光器单管进行了热特性计算，进一步验证本文模型仿真结果的准确性。

提出一种基于单光路偏振复用技术的微波瞬时频率测量方案。该方案仅需要一个双偏振-双驱动的马赫-曾德尔调制器来提供受激布里渊散射所需的泵浦光与探测光。与现有的双路布里渊散射方案相比，本方案结构简单，系统体积明显减小，泵浦光与探测光干涉稳定且可控，且系统的稳定性增强了。待测微波信号经过载波抑制双边带调制后作为泵浦光，扫频探测信号经过相位调制后作为探测光，利用受激布里渊散射效应实现从相位调制到强度调制的转换。通过建立扫描频率与输出光功率的映射关系，实现了微波信号瞬时频率测量。此外，建立了理论模型和仿真模型来分析泵浦光波长抖动、直流偏置点漂移、电移相器相位漂移，以及泵浦光、探测光偏振状态偏移对频率测量精度的影响。研究结果表明，该方案可以实现30 GHz以上微波信号的频率测量，且最大绝对测量误差不超过30 MHz，相对测量误差低于2%。该方法通过增大扫频探测信号的扫描范围和调制器的调制频率范围，可进一步扩展频率测量范围，在低成本、宽频谱的雷达侦测领域具有良好的应用前景。

InGaN半导体材料具有带隙宽度通过改变In组分可调的特点, 被广泛应用在新一代光电子器件中, 但绿光LED依然存在“绿隙(green gap)”问题有待解决。 本文深入研究载流子复合机制, 为解决“绿隙”提供新思路。 利用光致荧光光谱(PL)和时间分辨光谱(TRPL)研究了不同温度下对应不同光子能量的InGaN量子点(QDs)发光二极管器件的载流子复合动力学过程, 得到了InGaN QDs的瞬态光致发光特性和辐射/非辐射复合的瞬态寿命。 稳态光致发光谱在15～300 K的温度范围内, 峰值出现先蓝移再红移(S-shaped)的偏移现象, 发射峰值蓝移约4.2 meV, 在60 K时达到最大值, 随后发射峰红移, 形成随温度呈S形的变化。 这种变化说明QDs结构中载流子局域化行为, 激子复合是InGaN量子点绿光发射的主要原因。 通过拟合不同温度下的归一化PL积分强度, 获得激活能Eact约为204.07 meV, 激活能较高, 证明了InGaN量子点具有较强的载流子限制作用, 可以更好抑制载流子向非辐射复合中心迁移, 内量子效率(internal quantum efficiency)为35.1%。 InGaN QDs中自由载流子复合的平均复合寿命τrad=73.85ns。 能量边界值Eme=2.34 eV远高于局域深度E0=62.55 meV, 可见能级完全低于迁移率边缘, 因此InGaN QDs寿命衰减归因于载流子局域态复合。 通过使用改进的光谱数据分析手段对基于内嵌量子点新结构的荧光器件进行研究, 得到了有意义的结论, 为进一步了解InGaN量子点内部发光机理和研制新一代照明器件提供借鉴, 说明引入InGaN量子点对光电器件的发展具有很好的推动作用。

提出一种可实现相位调谐的微波光子上、下变频信号生成方案,其主要器件为偏振复用-双驱动马赫-曾德尔调制器(PDM-DMZM)。在所提方案中通过调节调制器直流偏置点实现上、下变频信号的切换,通过调节偏振控制器实现相位连续调谐,该方案可扩展为多通道独立相位调谐系统。仿真结果表明,频率为10GHz的射频信号可以分别转换为下变频信号(1GHz)和上变频信号(19GHz),其相位可在0°~360°范围内连续调谐,且不同相位下生成信号的功率最大波动在0.3dB以内,杂散信号抑制比可保持在20dB以上,系统的最大输入频率可调范围为0.5~65.0GHz,生成的移相信号频率可覆盖几GHz到130GHz。

为了研究载流子选择性接触结构在N型晶硅电池钝化特性，本文设计了专门的材料结构。分析对比了不同掺杂浓度分布的材料结构在退火后、沉积SiNx∶H薄膜后及烧结后隐开路电压值的变化，并对其钝化机理进行了分析。研究结果表明隐开路电压值对掺杂浓度分布非常敏感。随着掺杂浓度分布进入硅基体的“穿透”深度增加，相对应地退火后、SiNx∶H薄膜沉积后及烧结后隐开路电压值均呈现先增加后减小的趋势，且样片沉积SiNx∶H薄膜后隐开路电压的增加幅度也逐渐减小，而样片烧结后隐开路电压值又出现不同幅度的下降，且隐开路电压值的下降幅度逐渐减小。通过适当的掺杂工艺，可以使得烧结后的隐开路电压均值达到738 mV。

提出了基于偏振复用双平行马赫-曾德尔调制器(PDM-DPMZM)的基频/倍频三角波和方波产生方案。DPMZM1加载驱动射频信号,DPMZM2不加载驱动射频信号仅进行光载波相移时,检偏拍频后可产生载波基频的三角波和方波信号;当DPMZM1和DPMZM2同时加载驱动射频信号,且相位差控制为90°时,两路偏振光独立拍频后,可以产生载波二倍频的三角波和方波信号。通过改变射频信号的相位差和连接方式,仿真中分别产生了重复频率为10 GHz和20 GHz的三角波方波信号,通过射频信号幅度偏移和直流偏置漂移验证了方案的稳定性。所提方案采用了单调制器,且无需光电滤波处理,具有产生信号格式可重构、信号参数可调谐的优势,可满足未来高频电子系统的应用需求。

提出了一种基于扫频激光器的超宽带线性调频(LFM)信号产生和传输的方法。该方法使用扫频激光器产生频率随时间周期性变化的光信号,注入马赫-曾德尔调制器后产生载波抑制双边带光信号,利用嵌有光纤光栅(FBG)的Sagnac环完成双边带光信号的分离。Sagnac环的透射光信号经延时后与反射光信号拍频,从而产生了超宽带LFM信号。仿真分别产生了载频30 GHz、带宽16 GHz、时宽带宽积8000的超宽带连续波LFM信号和超宽带脉冲波LFM信号。所提方案解决了天线拉远场景中超宽带LFM信号经光纤传输时的功率周期性衰落问题。在多目标探测分析中,方案产生的信号表现出高精度临近目标分辨能力。所提方案具有载频、时宽、啁啾率和啁啾符号独立调谐的优点,可实现高载频、超宽带LFM信号的产生和功率周期性衰减抑制传输。