利用中分辨率成像光谱仪地表反射率产品和欧洲中期天气预报中心的气溶胶光学厚度产品,分析了全球地表反射率及气溶胶光学厚度的分布特征,分析了地表反射率及气溶胶光学厚度对星载路径积分差分吸收激光雷达系统回波功率、探测器输出信噪比、相对随机误差的影响。结果表明:在给定的系统参数下,得到的单脉冲回波功率范围为0.299~321 nW,对探测器动态范围的要求较高;单脉冲回波探测器输出信噪比在13.6 dB以上,累计148次(陆地)/296次(海洋)脉冲的探测器输出信噪比在26 dB以上;相对随机误差高值区出现在撒哈拉沙漠及阿拉伯半岛附近海域,最大相对随机误差达到了0.22%(0.88×10 -6)。

利用基于近地轨道(LEO)卫星组网的红外激光掩星(LIO)技术,可对地球大气温室气体垂直廓线进行主动探测,为全球温室气体浓度廓线的测量提供新手段。介绍了基于LIO技术的大气温室气体浓度廓线的测量原理,针对最主要的温室气体CO₂建立了LIO信号链路模型,通过仿真分析了工作波数对CO₂探测精度的影响,并基于误差最小的仿真结果对CO₂探测波数进行优化选择。采用所选波数对LIO技术的探测性能进行分析,最终得到可用于CO₂浓度廓线探测的波数为4771.6215 cm ^-1和4772.0240 cm ^-1。在5~35 km高度的有效探测范围内,实现了0.6~1.4 km的垂直分辨率,CO₂浓度探测的相对随机误差小于0.8%,最小相对随机误差(0.229%)出现在10 km处。研究结果为星载LIO大气探测系统原理样机的设计提供了重要参考。

星载积分路径差分吸收(IPDA)激光雷达是全天时全球范围内探测CO2浓度的一种有效的方法, 而作为接收系统关键元件的光电探测器对激光雷达系统性能有着较大的影响。雪崩光电二极管(APD)有着较大的动态范围与高的响应度, 因此它在星载激光雷达中广泛应用。介绍了IPDA激光雷达和APD探测器的工作原理, 并根据实际工作条件, 测试了一款APD探测单元的响应度、动态范围、不同光功率下的信噪比等主要性能参数, 分析了这些性能参数对星载激光雷达CO2浓度的反演带来的影响。结果表明, 在CO2浓度为400 ppm(1 ppm=10-6), 吸收波段信号的探测器输出电压在280~980 mV范围内时, APD探测器本身的非线性和噪声造成的误差小于0.8 ppm。

通过调整非故意掺杂氮化镓层的厚度, 分析氮化镓基LED外延生长过程中应力的演变行为, 以控制外延片表面的翘曲程度, 从而获得高均匀性与一致性的外延片。由于衬底与外延层之间的热膨胀系数差别较大, 在生长温度不断变化的过程中, 外延片的翘曲状态也随之改变。在n型氮化镓生长结束时, 外延片处于凹面变形状态。在随后的过程中, 外延薄膜“凹面”变形程度不断减小, 甚至转变为“凸面”变形, 所以n型氮化镓生长结束时外延片的变形程度会直接影响多量子阱沉积时外延片的翘曲状态。当非掺杂氮化镓沉积厚度为3.63 μm时, 外延片在n型氮化镓层生长结束时变形程度最大, 在沉积多量子阱时表面最为平整, 这与PL-mapping测试所得波长分布以及标准差值最小相一致。通过合理控制非故意掺杂氮化镓层的厚度以调节外延层中的应力状态, 可获得均匀性与一致性良好的LED外延片。

利用金属有机气相化学沉积(MOCVD)技术在蓝宝石图形衬底上生长GaN基蓝光LED, 并系统研究了不同中高温GaN插入层厚度对其光电性能的影响。利用芯片测试仪和原子力显微镜(AFM)表征了GaN基蓝光LED外延片的光电性能以及表面形貌。当中高温GaN插入层厚度从60 nm增加至100 nm时, V形坑尺寸从70～110 nm增加至110～150 nm。当注入电流为20 mA时, LED芯片的光功率从21.9 mW增加至24.1 mW; 当注入电流为120 mA时, LED芯片的光功率从72.4 mW增加至82.4 mW。对V形坑尺寸调控LED光电性能的相关物理机制进行了分析, 结果表明: 增大V形坑尺寸有利于增加空穴注入面积和注入效率, 进而提高LED器件的光功率。

为了获得光学性质均匀的大面积软X射线多层膜，必须控制好周期结构中单层膜的厚度均匀性。为此建立了磁控溅射薄膜沉积技术中单层膜厚度均匀性的分析和控制模型，解释了基底变速转动法可用来获得膜厚均匀的多层膜，并根据理论分析获得了基底的变速路径。将其应用于基底公转速度变速法来制备均匀性可控的大面积Mo/Si软X射线多层膜。小角X射线衍射测试结果表明，采用优化后的变速路径制备的多层膜，样品不同位置的各级次衍射峰位都能很好吻合，说明多层膜的周期厚度基本一致。计算表明该方法在直径200 mm范围内可将周期结构中Mo层的不均匀性从20.6%修正到1.1%，Si层的不均匀性从27.0%修正到1.6%。