We demonstrate the photon-number resolution (PNR) capability of a 1.25 GHz gated InGaAs single-photon avalanche photodiode (APD) that is equipped with a simple, low-distortion ultra-narrowband interference circuit for the rejection of its background capacitive response. Through discriminating the avalanche current amplitude, we are able to resolve up to four detected photons in a single detection gate with a detection efficiency as high as 45%. The PNR capability is limited by the avalanche current saturation, and can be increased to five photons at a lower detection efficiency of 34%. The PNR capability, combined with high efficiency and low noise, will find applications in quantum information processing technique based on photonic qubits.

In this work, a novel one-time-programmable memory unit based on a Schottky-type p-GaN diode is proposed. During the programming process, the junction switches from a high-resistance state to a low-resistance state through Schottky junction breakdown, and the state is permanently preserved. The memory unit features a current ratio of more than 10³, a read voltage window of 6 V, a programming time of less than 10^?4 s, a stability of more than 10⁸ read cycles, and a lifetime of far more than 10 years. Besides, the fabrication of the device is fully compatible with commercial Si-based GaN process platforms, which is of great significance for the realization of low-cost read-only memory in all-GaN integration.

提出融合变分模态分解（VMD）和自编码器的预测方法，将温升特性曲线分解成若干个子信号分量，其中包含高频的波动量、中间量和低频的趋势量，然后利用自编码器对每个分量进行预测，最后将分量的预测值相加，从而实现对PIN二极管温升特性曲线的精准预测。通过与多种机器学习方法的对比验证了结合VMD分解可有效提升预测精度，同时也验证了自编码器在特性曲线拟合上的优势。

为了实现煤热解过程中痕量乙烯（C₂H₄）标识气体的在线识别与检测，结合波长调制与长光程技术，搭建了煤热解乙烯在线激光吸收光谱检测装置。采用中心波长为1 620 nm通信波段DFB激光器作为激光光源，有效光程为15 m的多光程吸收池为样品吸收池，利用SR830进行波长解调，通过二次谐波信号反演得到乙烯浓度。使用高精度流量控制器，利用高纯氮气稀释乙烯配比，制备得到10×10^-6到90×10^-6的标准乙烯样气，其线性拟合的相关系数R²为0.998 9；对浓度为20×10^-6的乙烯进行连续4 000 s的Allan方差分析，实验结果表明，检测极限为121×10^-9。为了研究不同气体氛围下煤热解过程中乙烯浓度的演化规律，控制气体流速为150 mL/min，分别在氮气、空气以及合成空气中对乙烯标识气体的释放过程进行热重分析实验。研究发现，当温度小于500 ℃时，3种气体环境下乙烯释放量较少且基本一致，当温度在500~700 ℃时，氮气环境中乙烯释放量要远高于其他两种气体，但空气中乙烯释放的增速最快，最大释放量约为40×10^-6，温度高于700 ℃时乙烯释放量均开始减少。这一结果为进一步探索煤热解中乙烯的生成机理提供了理论和实验基础。

电磁发射的能力主要取决于脉冲功率电源系统，脉冲功率电源的优化是电磁发射技术取得进一步突破的关键技术之一。电感储能型脉冲功率电源在能量密度方面有很大优势，具备深远的发展潜力。基于串联充电和并联放电的XRAM型脉冲功率电源具有结构简单、可扩展性强的优点。分析了多级XRAM电源拓扑结构中二极管器件的工作原理，按照功能分类，提出了简化二极管器件数量的方案。建立了基于ICCOS的30级XRAM型脉冲功率电源带轨道炮负载的仿真模型，每5级为一个电源模块，系统总储能为365 kJ，发射效率近20%。通过对比简化前后模型性能指标的仿真结果，证明了简化第一级的下臂二极管不利于多级电源的运行。简化多级拓扑中的最后一级逆流电容串联二极管，以及在优化逆流电容参数的前提下简化充电晶闸管的反并二极管，对电源模块的放电电流没有明显影响。

为满足雷达整机对发射机小型化的需求，针对8～18 GHz宽带脉冲行波管设计了一种小型化高压电源。采用脉冲峰值功率设计方法，结合高压电容储能，实现了行波管在脉冲工作期间高压稳定输出。同时主功率逆变电路采用了移相全桥拓扑结构，高压整流电路采用了碳化硅二极管，这可减轻电源的散热压力，提高高压电源的功率密度。研制的小型化脉冲高压电源，阴极电压−6.5 kV，最大工作脉宽2 ms，峰值功率最大1600 W。与某型号脉冲行波管联调，在脉冲工作期间行波管输出射频信号功率稳定，测试结果验证了该设计方法的可行性。

利用Sentaurus搭建了碳化硅漂移阶跃恢复二极管（DSRD）与雪崩整形二极管（DAS）全电路仿真模型，研究了碳化硅等离子体器件在脉冲锐化方面的能力，并且通过器件内部等离子浓度分布解释了这两种器件实现脉冲锐化的机制。借助碳化硅DSRD可以将峰值超过千伏的电压脉冲的前沿缩短到300 ps；碳化硅DSRD与DAS的组合可以输出脉冲前沿在35 ps、峰值超过2 kV的电压脉冲。仿真与实验发现当触发脉冲与碳化硅DAS匹配时，可以实现快速开启后快速关断，得益于碳化硅DAS这种神奇现象，可以将峰值在两千伏以上脉冲的半高宽缩小到百皮秒量级；通过频谱分析发现脉冲经过DAS整形后，其最高幅值−30 dB对应的频谱带宽扩大了37倍，达到7.4 GHz。