Narrowband photodetection is an important measurement technique for material analysis and sensing, for example, nondispersive infrared sensing technique. Both photoactive material engineering and nanophotonic filtering schemes have been explored to realize wavelength-selective photodetection, while most devices have a responsive bandwidth larger than 2% of the operating wavelength, limiting sensing performance. Near-infrared photodetection with a bandwidth of less than 0.2% of the operating wavelength was demonstrated experimentally in Au/Si Schottky nanojunctions. A minimum linewidth of photoelectric response down to 2.6 nm was obtained at a wavelength of 1550 nm by carefully tailing the absorptive and radiative loss in the nanostructures. Multiple functions were achieved on chip with the corrugated Au film, including narrowband resonance, light harvesting for sensing and photodetection, and electrodes for hot electron emission. Benefiting from such a unity integration with in situ photoelectric conversion of the optical sensing signal and the ultranarrowband resonance, self-contained on-chip biosensing via simple intensity interrogation was demonstrated with a limit of detection down to 0.0047% in concentration for glucose solution and 150 ng / mL for rabbit IgG. Promising potential of this technique is expected for the applications in on-site sensing, spectroscopy, spectral imaging, etc.

研究了相对论电磁波在热等离子体中传播时的色散特性以及由于非线性电子声波激发引起的电子声波的非线性频移。基于相对论激光在热等离子体中传播的电磁流体物理模型，采用流体的非线性频移理论，利用微扰法得到了描述相对论激光与热等离子体相互作用时谐波产生的非线性频移方程。结果表明，等离子体密度、电子温度和一阶谐波振幅是决定相对论热等离子体中非线性频移的主要因素。在弱激发下，非线性频移随着电子温度和一阶谐波振幅的增大而增大，等离子体密度抑制非线性频移。电子声波非线性频移对等离子体密度和电子温度的依赖表现出了强烈的非线性特征。研究结果为深入理解高能量激光与热等离子体相互作用中谐波的产生及引起的非线性频移提供了理论依据。

第三代红外探测器发展的一个重要方向是高工作温度探测器。对于碲镉汞n-on-p探测器而言，n⁺-n^--p结构以及良好的钝化工艺能够有效的抑制暗电流的产生，从而在高工作温度条件下获得较好的探测器性能。基于自行开发的成结模拟器，对n⁺-n^--p结构的高温器件进行了工艺仿真和器件仿真，获得成结过程的制备参数，并结合抑制表面漏电的组分梯度钝化工艺，将高工作温度下的暗电流抑制至理论极限，研制出可以在更高温度工作下的碲镉汞n-on-p红外焦平面探测器。经测试，中波n-on-p红外焦平面器件在不同工作温度下性能优异，在80K工作温度下噪声等效温差（NETD）达到了6.1 mK，有效像元率为99.96%；而在150K工作温度下噪声等效温差（NETD）为11.0 mK，有效像元率为99.50%，达到了同类器件的理论极限。

针对复杂环境下光伏电池板热斑故障的多尺度目标导致检测困难的问题，提出一种融合知识蒸馏和注意力机制的检测算法。为实现故障特征信息高效提取与保留，设计一种融合高阶空间交互和通道注意力的模块以提升网络对于故障特征信息的表达能力；为增强复杂背景下目标信息表达能力，构建一种结合通道和位置信息的注意力模块来提高网络对于故障位置信息的识别准确率；采用知识蒸馏思想将教师网络的参数迁移至学生网络，在不增加任何复杂度的前提下提升学生网络的检测精度。为进一步精确定位热斑目标，引入Focal-CIoU损失函数加速网络收敛，从而提升检测性能。为验证算法有效性，与8种经典算法进行比较，实验结果表明，本文算法的检测精度最高，精度达84.8%，对于分辨率为640×512的图像检测速度可达142 FPS。

提高红外探测器的工作温度对于减小红外系统的尺寸、重量和功耗至关重要，进而实现结构紧凑和成本低廉的红外系统。昆明物理研究所多年来对掺铟和砷离子注入技术的HgCdTe p-on-n技术进行了优化，实现了性能优异的中波红外探测器的研制。本文报道了高工作温度中波1024×768@10 μm红外焦平面阵列探测器的最新结果，并介绍了在150 K工作温度下的器件性能。结果标明，器件在150 K下截止波长为4.97 μm，并测得了不同工作温度下的NETD、暗电流和有效像元率。此外，还展示了在150 K的工作温度下焦平面器件的红外图像，并呈现了99.4%的有效像元率。