针对对地三维成像和海洋水深测量的需求，对轨道高度为500 km、口径为2 m的谐衍射光学系统星载双波长陆海激光雷达系统进行了分析。基于单光子阵列探测器，分析了大口径衍射光学系统的光学合成孔径实现方式，并设计了系统参数。波长为1.55 μm的陆地观测激光雷达的主要性能指标为：地面像元分辨率4 m，交轨瞬时幅宽4 km，高程测量精度0.3 m。波长为0.516 μm的海洋观测激光雷达的可探测水深达30 m。分析了激光本振阵列探测器的结构，提出了基于相干探测的光学合成孔径技术，有望采用计算成像的方式，利用多个子口径的低分辨率复图像信号相干合成高分辨率图像，同时提高图像的信噪比。相同系统参数下的对比分析表明，波长为1.55 μm的陆地观测激光雷达采用相干探测体制后，探测性能优于传统的直接探测。采用子口径结构，可降低衍射光学系统的加工难度，同时子口径结构焦距短的特点使得光学系统的轴向尺寸和重量大幅减小。

太赫兹技术在安检成像等领域具有重要的应用前景,然而当前太赫兹技术应用面临高灵敏度太赫兹探测器缺乏的困难,因此开发检测灵敏度高、响应速度快、可室温工作、便于集成超大规模阵列的探测芯片具有重要科学意义和实际应用价值。太赫兹波段的微测热辐射计(microbolometer)阵列芯片和红外相机读出电路兼容,是最先实现太赫兹相机的芯片,成为研制太赫兹相机的主流。我们研制的Nb₅N₆ microbolometer阵列器件,由于可常温工作、工艺简单、检测灵敏度高、响应速度快、便于集成超大规模阵列,受到了国际科学界和工业界的关注。就Nb₅N₆ microbolometer太赫兹阵列探测芯片在设计制备过程中遇到的一些关键技术问题,如衬底干涉效应、高效耦合结构设计、低噪声读出电路设计、及焦平面阵列与读出电路的封装集成等,进行介绍和总结,为大规模太赫兹阵列探测芯片的设计与制备提供参考。

为解决行波光电探测器阵列在高功率要求下集成过多的光电二极管导致结构变复杂、响应速度下降的问题, 提出了一种基于二极管组的行波光电探测器阵列结构。从功率合成、频率响应和回波损耗等方面对新旧两种结构进行了分析。在应用相同数量二极管的条件下, 改进型行波光电探测器阵列采用更少的电感元件且输出功率不变, 工作带宽不变, 回波损耗有较大改善。研究结果表明, 这种改进型行波光电探测器阵列结构能够更好地满足功率要求。

针对行波探测器阵列只合成多个光电二极管的输出功率而不能提高工作带宽的问题,提出了一种多元T型电路结构的阵列探测器.通过在各个光电二极管支路串联电容降低等效电容,减小结电容对探测器截止频率的影响,再用电感连接各个光电二极管支路构成T型滤波器电路结构,在合成多个光电二极管输出功率的同时增加了工作带宽.仿真结果表明,在光电二极管支路串联与光电二极管结电容相等大小的电容时,四元T型阵列探测器相比四元行波探测器阵列输出功率减少了一半,但工作带宽提高了一倍,而相比于传统探测器则在输出功率和工作带宽上都提高了一倍,此外八元T型阵列探测器与四元行波探测器阵列输出功率相同,工作带宽提高了一倍.

多光谱对地观测激光雷达是一种新型植被监测手段，其应用越来越广泛。现有多光谱对地观测激光雷达系统大多采用光栅分光、多通道光敏阵列探测的数据接收模式。单纯地增加接收通道以提高光谱分辨率、增加接收光谱范围会带来数据冗余、系统集成难度大以及成本过高等问题。讨论了如何确定通道数目并通过闪耀光栅以及中心闪耀波长的选取将特征波长调节至合适通道的中心位置；同时，利用基于主成分分析的特征权重波长修正方法，对落在通道外或不在通道中心位置的特征波长进行修正。在不减少植被光谱信息的前提下，此过程可提高信息接收的有效性，还在一定程度上对波长选择理论进行了补充，提高了多光谱对地观测激光雷达系统在实际应用中的适应性。

采用电流-电压曲线研究近红外铟镓砷(InGaAs)光敏芯片的暗电流, 并分析了InGaAs光敏芯片暗电流与InGaAs焦平面组件暗信号的关系。结果表明, 温度下降到273 K时, 反向偏压-100 mV时, 扩散电流是光敏芯片暗电流的主要机制, 反向偏压-400 mV时, 产生-复合电流是光敏芯片暗电流的主要机制, 偏压较小时, 界面电流对光敏芯片暗电流贡献增加。光敏芯片各元的暗电流是产生焦平面暗信号的主要原因, 反向偏压3 mV时InGaAs光敏芯片的最小暗电流0.92 pA, 积分时间为50 ms情况下在读出电路输出端上产生了2.87×105电子数, 焦平面对应元的动态范围最大56 dB。同时读出电路CTIA反馈端元与元之间固有差异导致探测器上实际加载上不同的偏压, 也增加了暗信号输出的非均匀。实验表明进一步降低光敏芯片暗电流是提高InGaAs焦平面组件动态范围的重要途径之一。

利用射频磁控溅射法对0.8Pb(Zr_0.3Ti_0.7)O₃+0.2PbO的陶瓷靶进行溅射,在5英寸的TiOx/Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备出了PZT薄膜.实验表明,PZT薄膜的取向由(111)到(100)的改变可以通过精确控制基片温度来实现.(111)取向的薄膜具有良好的介电、铁电和热释电性能,其剩余极化强度、介电常数、介电损耗、矫顽场和热释电系数分别为20μC/cm2,370,1.5%,130kV/cm和1.1×10-8C/cm2K,该薄膜可望在非制冷红外焦平面探测器阵列中得到应用.

首次报道了集成中波1/中波2(MW1/MW2)的HgCdTe红外双色探测器的材料生长、器件制备及其性能.采用分子束外延(MBE)技术,生长了p-p-P-N型Hg_1-xCd_xTe多层异质结材料.通过B+注入、台面腐蚀、爬坡金属化、台面侧向钝化及互连等工艺,得到了80元的原理型HgCdTe红外双色探测器.纵向上背靠背的2个光电二极管分别有电极输出,确保了空间上同步和时间上同时的探测,并能独立地选择最佳工作偏压.它适于常规的背照射工作方式,且有大的空间填充因子.在液氮温度下，2个波段的光电二极管截止波长λc分别为3.04μm和5.74μm,对应的R0A值为3.85×105Ωcm2和3.02×102 Ωcm2.测得MW1、MW2的峰值探测率D_λp*分别为1.57×1011cmHz1/2/W和5.63×1010cmHz1/2/W.得到2个波段的光谱响应,且MW2光电二极管的光谱串音为0.46%,MW1光电二极管的光谱串音为6.34%.