硫化铅探测器具有短波红外高灵敏度、低俄歇噪声等优点，其中化学水浴法合成的硫化铅薄膜可与 CMOS半导体工艺兼容，有利于实现低成本高性能的面阵探测器。然而，目前对化学水浴法合成硫化铅探测器的研究主要集中在较大尺寸的单元探测器。本文基于化学水浴法合成硫化铅薄膜，利用离子束刻蚀工艺，制备了 10～200.m尺寸的硫化铅光电探测器，研究了器件光电性能随电阻、长宽比、线宽等参数的变化。结果表明，随着尺寸的减小，硫化铅光电探测器的响应度逐渐增加，在 1550 nm短波红外光的照射下， 10.m级器件的响应度达到了 51.68A/W，约为 200.m级器件的 123倍，且在可见光和 2.7.m红外波长下也具有良好的宽波段光电响应。本文研究的微米尺寸探测器件可为硫化铅探测器研究提供一定的支撑。

采用先低温O₂气氛退火，后高温N₂气氛退火的两步退火法工艺，探究了两步退火法对化学浴沉积（CBD）制备的多晶硫化铅（PbS）薄膜光电性能的影响。结果表明，相比于一步退火法，两步退火法所得的PbS薄膜具有较大的晶粒尺寸、较少的晶界和良好的光电性能。在两步退火法中，当第二步退火时间为80 min时，PbS薄膜的响应度为2.33 A·W^-1，比探测率为1.18×10¹⁰ cm·H^1/2·W^-1，与一步退火法相比分别提高了259%和236%，即两步退火法可以在传统一步退火法的基础上进一步提高PbS红外光电探测器的性能。

为了改善量子点光纤放大器的性能, 提出了一种将硫化铅(PbS)量子点与介孔二氧化硅相结合的方法, 以此增加光纤锥区上量子点的含量。氨基化的介孔二氧化硅(NH2-MSN)通过氮的单电子与油溶性的PbS量子点进行偶联, 将量子点吸附到NH2-MSN上, NH2-MSN通过氢键作用连接在羟基化的光纤上, 提高了量子点在锥区的密度。实验结果表明: 将泵浦功率从50 mW增加到300 mW时, 放大器在1550 nm处的开关增益从1.1 dB增长到8.09 dB; 当泵浦功率为280 mW时开关增益达到饱和。

为了解决光纤传输的信号衰减和容量限制的问题, 利用改进的化学气相沉积(MCVD)法制备了硫化铅(PbS)掺杂环形芯光纤, 并且搭建反向泵浦光放大实验装置实现了在C波段的宽带放大, 为后续利用PbS掺杂光纤实现少模光纤放大器提供了可能性。实验结果表明: 随着泵浦功率的增加, 样品光纤在C波段的开关增益增大; 而随着信号功率的增大, 开关增益减小; 当泵浦功率为750 mW、信号光功率为0.003 nW时, 样品光纤在C波段的开关增益为8 dB左右。

普通单模光纤的喇曼增益低, 严重制约了喇曼放大器的发展。因此, 研究高喇曼增益的光纤具有重要意义。研究了硫化铅掺杂石英玻璃光纤的喇曼散射增强特性。采用改进的化学气相沉积(MCVD)法分别制备出硫化铅掺杂石英玻璃光纤和普通单模光纤样品, 并测得其传输损耗谱和喇曼光谱, 实验结果表明: 硫化铅掺杂石英玻璃光纤具有更强的喇曼散射强度。在不同的泵浦功率条件下, 分别进行了喇曼放大实验, 相比于普通单模光纤, 硫化铅掺杂石英玻璃光纤具有更大的喇曼增益。

重庆市市委会办公大楼旧址前有一组露天存放的清代砂岩石狮子, 表面覆盖着黑色硬壳状物质, 发生大面积脱落, 起翘和卷曲。 为了揭示黑色硬壳状结构组成, 研究其形成过程及对文物产生的影响, 利用环境扫描电子显微镜(SEM), X-射线衍射仪(XRD), X-射线荧光光谱仪(XRF), 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和X-射线光电子能谱(XPS)对黑色硬壳及文物表层砂岩样品进行了检测分析研究。 结果发现: 黑色硬壳断面Mapping元素分布图显示其分为底漆层, 中间层和表层, 系石刻早期封护层的老化产物; 中间层含有立德粉(硫化锌和硫酸钡), 黑色外观源于表层中含铅颜料(铅白)变色形成黑色硫化铅及树脂碳化所致; 红外光谱与光电子能谱显示出黑色硬壳中含有强的羟基(—OH)特征峰, 说明封护层中有机物老化后形成了大量羟基, 从而增强了自身亲水性, 造成易吸水溶胀与干燥收缩情况, 导致大面积脱落, 起翘和卷曲现象; 黑色硬壳起翘和卷曲部位与下层石刻表面之间形成了易于积水的微空隙, 能够聚集雨水中的有害物质, 造成石刻表层岩石发生腐蚀, 例如黑色硬壳背面及下层岩石表面中高含量硬石膏(CaSO4), 经生水化作用后转化为石膏(CaSO4·2H2O), 发生体积膨胀造成岩石表面松动和酥粉。 因此, 当露天文物表面上封护层已老化时, 及时地进行清除是十分必要的。

提出了一种基于硫化铅(PbS)光纤的折射率/曲率不敏感的光纤温度传感器。该传感器制作简单，只需将一段PbS光纤无错位熔接在两段单模光纤之间即可。由于PbS光纤纤芯特殊的折射率分布，当光线由输入单模光纤进入PbS光纤时，它会在PbS光纤纤芯中激发出不同的模式，不同模式在进入输出单模光纤时将会发生干涉。当外界环境温度变化时，PbS光纤中不同模式间的光程差将会发生变化，从而引起传感器传输光谱的变化，因此可以通过检测传输光谱的变化实现对外界温度的测量。通过实验发现，PbS光纤长度为4 mm时，即可得到完整的周期性干涉谱。对该传感器进行温度、折射率与曲率传感实验，可得温度灵敏度为55.45 pm/℃，折射率灵敏度为2.08 nm/RIU(其中RIU为单位折射率)，曲率灵敏度为-0.29 nm/m-1，说明该传感器对折射率和曲率不敏感，避免了温度测量时，折射率与曲率对其的影响。该传感器具有很小的结构尺寸，能够很好地应用在生物化学、工业生产等的温度测量场合。

硫化铅(PbS)薄膜光电性能的好坏决定了探测器的性能水平。PbS薄膜是制作PbS红外探测器的核心和基础，也是一直以来PbS探测器改进和提高的研究方向。分析了高温法、柯达法和联氨法共3种化学工艺形成硫化铅膜的反应机理。结果表明，光敏薄膜都涉及到PbSO4 的形成。X-RD衍射测试结果证明硫化铅多晶薄膜中存在PbSO4 ，因此提出含有低浓度PbSO4 的PbS固溶体的形成是光敏薄膜具有光敏特性的原因之一。

首次在国内报道了用激光调阻法提高线列1×128光导PbS红外焦平面探测器性能的研究成果.针对PbS探测器芯片的特点，用激光调阻法对采用负载电阻分流型电路的焦平面探测器的背景输出电平进行平坦化研究.实验结果表明，用激光调阻使背景电平平坦化之后，通过优化器件的工作参数，探测器平均黑体响应率由4.45×106 V/W提高到8.82×106 V/W; 平均黑体探测率由6.52×109 cm·Hz1/2·W-1提高到1×1010 cm·Hz1/2·W-1; 动态范围由46 dB提高到52 dB.研究结果为今后的薄膜型焦平面探测器实用化提供了参考.

荧光集光太阳能光伏器件在平面光波导效应的作用下实现等效聚光，可以减少太阳能电池的用量，有效降低光伏发电的成本。将胶体化学法制备的吸收和发射在近红外波段的单分散球状PbS量子点荧光材料封装于两片光伏超白玻璃间的正己烷溶液中，构成溶液夹层封装的平面光波导，并和效率为17%的单晶硅太阳能电池耦合，制作出了吸收在700~1000 nm，效率约为1.31%的近红外荧光集光太阳能光伏器件。