设计并研制了一种新型复合沟道Al0.3Ga0.7N/Al0.05Ga0.95N/GaN HEMT(CC-HEMT)微波单片集成压控振荡器(VCO),且测试了电路的性能.CC-HEMT的栅长为1μm,栅宽为100μm.叉指金属-半导体-金属(MSM)变容二极管被设计用于调谐VCO频率.为提高螺旋电感的Q值,聚酰亚胺介质被插入在电感金属层与外延在蓝宝石上GaN层之间.当CC-HEMT的直流偏置为Vgs=-3V,Vds=6V,变容二极管的调谐电压从5.5V到8.5V时,VCO的频率变化从7.04GHz到7.29GHz,平均输出功率为10dBm,平均功率附加效率为10.4%.当加在变容二极管上电压为6.7V时,测得的相位噪声为-86.25dBc/Hz(在频偏100KHz时)和-108dB/Hz(在频偏1MHz时),这个结果也是整个调谐范围的平均值.据我们所知,这个相位噪声测试结果是文献报道中基于GaN HEMT单片VCO的最好结果.

利用实测的响应数据分析了红外焦平面阵列探测元的响应特性与入射辐射、积分时间的关系,指出了实际工程中常用的两点黑体辐射定标校正算法的本质在于利用高低温时不同的响应数据计算增益系数与偏置系数.与此相类似,通过调整积分时间也能得到不同的响应数据.因此对基于积分时间调整的校正算法展开研究,分别提出一点与两点定标校正算法,并将一点定标与小波多分辨率分解相结合,提出了一种新的自适应非均匀校正算法,实验结果证明了该方法在实际成像系统中的有效性.

理论考察了存在强内建电场的纤锌矿GaN/InxGa1-xN耦合量子阱体系的二次谐波产生(SHG)特性,结果发现共振SHG系数达到了10-7m/V的量级,SHG系数对耦合量子阱的结构与掺杂组份呈现非单调的依赖关系.结果还表明,通过选择小尺寸垒宽与大尺寸阱宽的耦合量子阱,并适当降低掺杂组份,可在氮化物耦合量子阱中获得较强的SHG极化率.

热成像系统与人眼之间存在最佳匹配问题,存在一个最佳的角放大率使人眼与成像系统达到最佳的匹配状态,使系统性能达到最佳.本文提出一种基于信噪比模型的热成像系统性能评价方法,导出了一个基于MRTD信道宽度的热成像系统评价参量.通过对实际热成像系统的观察实验和分析比较,表明使用这个评价参量,可以获得热成像系统的最佳角放大率或最佳观察距离,使系统与人眼视觉得到最佳的匹配状态.结果对于进一步发展光电成像系统的性能评价理论具有理论意义,而且可望对实际系统的设计提供理论指导.

采用分子束外延(MBE)方法在BaF2(111)衬底上生长了不同Mn组分的Pb1-xMnxTe(0≤x≤0.012)稀磁半导体薄膜.通过波长为3.0～11.0 μm中红外透射谱的分析并应用透射光谱上干涉峰峰值的位置计算获得了Pb1-xMnxTe薄膜的折射率,由最小平方根拟合得到折射率的一阶Sellmeier色散关系.在吸收边附近,通过直接跃迁吸收系数与光子能量的关系外推得到其光学带隙.结果表明,在中红外区域其折射率随着Mn含量的增加而减小,其光学带隙则随着Mn含量的增加而增大,在温度T=295K时,随着Mn含量x由0变化到0.012,其光学带隙Eg由0.320eV增加到0.370eV.

利用红外光谱和渐进因子分析(Evolving factor analysis,EFA)对水溶液中牛血清白蛋白(Boyine serum albumin,BSA)的热动力学过程进行了研究.三因子EFA的结果表明加热导致了牛血清白蛋白的结构变化经历了轻微变化和剧烈变化两个阶段,它们分别发生在温度区间56～76℃和68～82℃.研究显示了渐进因子分析在解析水溶液中蛋白质温度相关红外光谱中的重大作用.

应用可见/近红外光谱技术对茄子叶片进行灰霉病害还未在叶片表面出现病症时的早期检测.采用化学计量学方法建立早期检测模型.主成分分析用于对光谱数据进行降维,得到若干个最重要的主成分.但直接从聚类图中无法进行是否染病的鉴别.因而将其作为变量输入BP神经网络,从而减少了计算量,提高了建模精度.检测结果显示,模型具有良好的检测效果,能够达到100%的识别率,正确率也能达到88%.说明运用可见/近红外光谱技术能够实现当病症还未在叶片表面出现时的快速准确的早期检测,为灰霉病早期检测提供了新的途径.

根据干涉式光谱仪系统数据处理技术,研究了一种基于大容量高速现场可编程门阵列(FPGA:Field Programmable Gate Array)器件的干涉式成像光谱仪实时数据处理片上系统,它将干涉图采集和光谱复原集成在一个FPGA芯片内,可实时完成干涉图采集和光谱复原处理,具有体积小、运算速度快以及稳定可靠等优点,为成像光谱仪对目标的实时探测和识别等应用奠定了良好的技术基础.

针对火灾烟颗粒的Stokes散射矩阵,利用电光调制器、1/4波片、偏振片及锁相放大器等设计与搭建了火灾烟颗粒光散射实验平台;并基于该平台测量了棉绳阴燃、正庚烷明火及檀香阴燃生成的3种烟颗粒的Stokes散射矩阵中16个元素的角度分布.实验结果表明,这些烟颗粒在光散射过程中都体现出明显的非球形效应,尤其是阴燃过程生成的灰烟颗粒.这说明基于球形模型的Lorenz-Mie散射理论对于分析烟颗粒光散射特征存在一定的局限性,而为了进一步挖掘火灾烟颗粒光散射过程中的光强与偏振等信息,需要建立合理的非球形模型,从而为光电感烟火灾探测技术的发展提供指导与支撑.

偏振反射与二向性反射之间存在着一定的定量关系.通过对不同粗糙程度花岗岩表面偏振反射的测量,计算出它们表面二向性镜面反射分量与二向性漫反射分量的大小,从而定量分析了花岗岩表面粗糙程度对热点与非热点区域两种分量的影响情况.同时通过分析还发现,光线入射天顶角也会对两种分量的大小起到一定的影响,而这种影响的强弱是受到花岗岩表面粗糙程度的控制.

介绍了微波辐射计接收机两点定标法,并进行了误差分析.对自行研制的23.8GHz数字增益自动补偿微波辐射计进行了定标,计算定标误差范围.对接收机两点定标法得到的定标方程进行了验证实验,结果表明采用两点定标法对辐射计接收机进行定标有良好的准确性.

研究了准相位匹配条件下光学参量振荡理论,对单谐振情况下参量增益同极化反转周期的关系进了讨论;从理论上详细地分析了准相位匹配参量振荡器中谐振腔长度、晶体长度、抽运光脉宽以及信号光输出透过率对建立振荡所需泵浦光能量阈值大小的影响,并通过实验验证了理论分析的适用性.

为了实现大压缩比的遥感图像压缩,利用神经网络的自组织、并行计算和分布式存储的能力,提出一种基于神经网络的压缩方法.在传统单隐层前向神经网络的基础上,该网络使用一种新的能有效处理直线型和曲线型奇异性的多尺度几何分析工具-脊波,作为隐层神经元的激活函数.它不仅具有神经网络压缩的优点;并且由于脊波良好的时、频和方向局域化特性,能够对遥感图像的边缘和轮廓实现更加有效的表示.仿真结果表明:该方法不仅能实现较高的压缩比,而且具有重建图像质量好、学习快速和鲁棒性强等优点.

特征提取是新体制雷达辐射源信号分选识别的征提取方法.在过完备多尺度Chirplet原子库基础上,采用匹配追踪(MP)方法对信号进行时频原子分解,并通过改进量子遗传算法(IQCA)降低MP搜索过程的时间复杂性,得到表示雷达辐射源信号特征信息的本征Chirplet原子.实验结果表明使用更少量的Chirplet原子可以得到比Gabor原子分解更准确的特征信息,证实了本文方法的可行性和有效性.

提出一种利用多角度偏振信息计算海水密度的方法,从多角度遥感与偏振光遥感的角度,找出海水的偏振特性与海水密度之间的函数关系,利用海水偏振特性与海水折射率特性对海水密度进行计算,扩展现有遥感应用的领域,同时为海洋基本参数反演开拓新思路.

通过本征正交分解研究湍流流场相干结构和所造成的气动光学畸变间的关系.以高速导弹红外窗口绕流流场的计算流体力学结果为源数据,通过奇异值分解实现流场折射率场的本征正交分解.比较折射率场的低阶奇异值和源数据产生的气动光学畸变参数光程差,二者有很好的吻合性.由此提出一种采用折射率场的奇异值直接仿真光程差的简易算法.仿真表明只利用二维折射率场的第一阶奇异值即能描述畸变波前的特性,其光程差的相对误差不超过±2%,验证了湍流中的相干结构造成了大部分的气动光学畸变.

在用近红外光谱法测量废水化学需氧量(COD)时,水是一个强干扰因素,如何选择合适的光程长以提高测量灵敏度,减少测量误差很重要.本文通过在傅里叶变换近红外光谱仪上用透射光谱法测量废水COD实验来讨论废水测量的光程选择.采集了60个养猪废水水样,分别用1mm、2mm、5mm和10mm的样品池作对比研究,用PLS回归建模,比较不同光程长对废水COD预测的效果,结果显示在800～1350 nm谱区选用10mm的光程,在1350～2500nm谱区选用1mm或2mm的光程测量,使用双光程组合方法建模可以提高模型在800～2500 nm谱区的预测性能.该光程组合方法对其它复杂组分的水溶液的近红外定量测量也具有一定的参考意义.