对硅基PIN光电探测器器件模型进行了理论分析，讨论了硅基PIN光电探测器的IV特性与器件的i层厚度和整体宽度的变化关系，并进行了仿真分析。实验结果表明，随着i层厚度从5μm增加到70μm，器件的正向电流逐步减小，且i层厚度与其正向电流成反比；随着器件宽度从50μm增加到90μm，器件的正向电流逐步增大，且器件宽度与其正向电流成正比；引入保护环结构可以明显降低器件的暗电流。对PIN器件的结构参数进行了优化设计，结果表明在所设置的器件工艺条件下，当器件的i层厚度为50μm、整体宽度为70μm时，器件的性能最佳。

设计了一种基于绝缘硅材料的超小微环相移器, 能够在自由频谱范围内实现2π相移的同时相移达到最佳线性化.根据全通微环谐振器的相移特性可知, 在临界耦合点时微环谐振器达到π的相移, 在过耦合领域达到2π相移.分析了直波导宽度及间距两个参量, 用精细度F表征间距, 讨论了由于这两个参量变化对微环谐振器相移的影响, 并且给出了设计的相移范围和相应的功率变化.实验结果表明: 若采用40 GHz的射频信号, 设计的微环相移器射频相移范围为0~4 rad, 功率变化不到6 dB.

在利用高密度线性阵列探测器成像时, 探测阵列单元间的串扰将直接影响器件的成像质量。文章对厚度为100μm的背照式PIN光电探测器线性阵列的电串扰特性进行了分析, 通过Silvaco TCAD器件仿真软件对阵列的暗电流和光电流进行了仿真, 分析了像元间的电串扰特性, 同时对比分析了保护环结构对器件的暗电流和电串扰特性的影响。仿真结果表明, 保护环结构器件的暗电流和电串扰性能均优于无保护环的结构, 在有保护环时PIN器件的串扰是无保护环结构的1/5。

PIN四象限探测器在应用过程中对其输出一致性的要求很高。文章讨论了影响PIN四象限探测器输出一致性的各种因素, 并有针对性地提出了相应的改进措施。通过仿真分析, 对PIN器件的各项参数进行了优化设计, 并制作出了可工作在1060nm波长、50V偏压下的PIN四象限探测器, 其每个象限响应度达到0.3A/W, 暗电流小于50nA, 四个象限输出不一致性小于10%。然后通过对单个芯片的四个象限分别进行放大电路的安装调试, 制作出了输出不一致性小于3%的四象限探测器器件。

提出了一种以现场可编程门阵列为硬件处理器实现基于细胞神经网络的红外图像边缘检测方法.首先利用simulink的算法行为特性搭建红外图像输入模块，获得相关的红外图像头信息并对红外图像像素值范围进行相应变化，然后根据细胞神经网络模板所创建的查找表设计单个细胞元软核，再利用细胞神经网络阵列的规则性和互联的局域性，将单个细胞元软核扩展成细胞神经网络阵列.最后采用modelsim将细胞神经网络阵列与红外图像输入、输出模块相关联，从而达到实时处理的效果.实验结果表明：基于现场可编程门阵列为硬件处理器平台实现的细胞神经网络对红外图像进行边缘检测取得了较好的效果，且与MATLAB软件仿真的结果进行对比得出两者只有极其微小的差别.在Xilinx公司Virtex-6系列的现场可编程门阵列平台上，综合后占用极少资源的情况下得到142.693 MHz的最高频率，并且达到了2.378 Mpixels/sec处理速度.