光电探测器在通信、检测和医疗等领域应用广泛，随着航空航天、夜视、遥感、热成像、汽车互联和消费电子等行业的发展，人们对超宽带探测器的需求也越来越迫切。现有的超宽带探测是使用不同材料、不同探测频段的多个光电探测器，集成度不高，阻碍了上述应用的发展。因此设计了石墨烯微米条–金属光栅复合结构的光电探测器，该器件在太赫兹、红外和可见光波段都可产生光电响应。在可见光范围内，金属光栅将探测器的探测灵敏度从1.1 mA/W显著提高至2.5 mA/W。该研究为基于石墨烯的超宽带光电探测器的设计提供了新的思路。

加速器技术的发展，对注入引出系统的kicker脉冲电源提出了新的技术要求。注入引出系统冲击磁铁不仅要求脉冲电压高，底宽达到ns量级，还对波形的稳定性和前后残余电压有很高要求。漂移阶跃恢复二极管（DSRD）因其速度快、工作电流大等优点，在ns级脉冲电源中应用前景广泛，但其工作过程中会存在预脉冲等使脉冲波形偏离理想形态的因素。基于一种已有的DSRD脉冲电源，使用非线性传输线对脉冲进行整形，同时对脉冲的前后边沿进行锐化，缩短脉冲边沿的时间，大幅减小脉冲前后的残余电压，提高电源的性能。完成了一台电源样机的设计和实验，实验结果表明，该样机在50 Ω负载上产生的脉冲幅值约10 kV，前后边沿时间（10%~90%）约2 ns，底宽（3%~3%）小于8 ns。

近年来，因为体现出诸多异常拓扑现象，外尔超材料一直备受关注。此前的研究表明外尔超材料的反射场具有偏振转换特性。然而，关于反射本征态的讨论却不够深入，原因在于入射电磁场与反射电磁场处于不同的态空间，给分析计算带来了诸多不便。文中从电场为极矢量、磁场为轴矢量的基本特性出发，通过引入镜像算符将入射态空间与反射态空间联系起来，最后对全反射界面的本征态进行了明确的定义。依据上述定义，笔者对外尔超材料的反射本征态进行了计算，结果显示：在入射电磁场为线性偏振的前提下，外尔超材料的反射本征态均为线性偏振态。反射本征态为线性偏振态，这一性质是由系统能量守恒与洛伦兹互易性共同保证的。经过进一步探讨发现，当动量空间的路径绕外尔点一圈时，本征态的电磁场方向旋转角度为90°。这也意味着如果电磁场要回到初始状态，动量空间的路径需绕外尔点4圈。这一现象的拓扑结构可以类比为四阶莫比乌斯环。此外，依据反射本征态为互相垂直的线性偏振态这一特性，笔者定义了旋转角度θ用以描述本征态朝向的变化规律。值得一提的是，这种计算方法不仅仅适用于外尔超材料，满足条件的全反射界面的反射本征态均可以依照上述定义与方法进行分析求解。

在薄膜晶体管（Thin film transistor，TFT）的公共电极制程中，有部分TFT样品的漏电流（I_off）异常偏高，该部分样品经历同一个光刻胶剥离设备，导致该设备暂停流片，造成产能损失。明确该剥离设备造成TFT漏电流偏高的原因并予以解决，对产能和品质确保具有积极意义。本文首先收集了异常设备剥离液和正常设备的剥离液并分析成分，发现异常设备的剥离液中Al离子含量高。其次，发现TFT的I_off会随着在异常设备流片次数的增加而上升。其原因是Al离子在剥离制程生成Al₂O₃颗粒，该颗粒附着在TFT器件钝化层上形成寄生栅极效应，最终造成I_off增加。最后，结合TRIZ输出解决方案，并优选方案进行改善验证。实验结果表明，剥离液中的Al离子浓度由1×10^-8上升到2.189×10^-6时，I_off由3.56 pA上升到7.56 pA。当剥离液中含有Al离子，经历的剥离次数增加时，I_off呈上升趋势。钝化层成膜前的等离子体处理功率增强、钝化层膜厚增加可以抑制I_off增加。由此，可以确定剥离设备造成I_off偏高的原因是剥离液中的Al离子形成的寄生栅极效应，钝化层成膜前处理强化和膜厚增加均可以抑制该效应。

为实现高反射非晶带材传输过程中空间位置的高精度测量，建立了基于光学三角法的双激光位置检测系统。针对该系统的实际应用工况开展了激光缩束、图像采集与处理、质心定位和系统标定等关键技术的研究。介绍了双激光器测量强反射面非晶带材空间位置的原理，设计出检测系统总体结构，在传输光路上增加缩束器来提高激光光斑质心提取的定位精度。搭建带材传输空间位置检测的实验装置，完成了检测系统标定实验，提出基于最小二乘法多项式的光斑质心与带材实际位置对应曲线的拟合方法，进而得出带材传输空间位置的标定曲线。最后，采用高速摄像仪与CMOS相机同时对非晶带材传输位置进行检测，并以高速摄像仪的测量结果为参考值，验证标定了CMOS相机的测量精度。实验结果表明：CMOS相机检测结果与参考值的相对偏差在0.05%之内，满足系统位置检测精度50 μm的要求，可用于高反射面带材传输过程空间位置的高精度测量。