提出了一种基于左手介质的新型介质栅漏波天线,并采用多模网络与严格模匹配相结合的方法,对该左手介质栅天线的辐射特性进行了仔细严格的分析.文中给出了漏波系数随天线结构参数变化的关系以显示该左手介质天线特有的性质.数值结果表明这种新型漏波天线比传统介质栅天线具有更强的辐射能力.讨论了产生这种现象的原因.

利用氢等离子体方法研究了氢化处理对碲镉汞光伏型红外探测器性能的影响,发现对ZnS介质层钝化的器件进行氢化处理后,器件的信噪比和零偏电阻有显著的改善.通过采取在氢化过程中进行光刻胶保护的方法,发现氢化作用主要发生在注入区域之外的P区一侧;通过SIMS测试分析发现氢化过程中H离子可以穿过ZnS层到达ZnS与碲镉汞的界面处.分析认为氢离子对ZnS和碲镉汞的界面产生钝化,降低了界面态密度,减弱了P型区的表面漏电,提高了PN结的击穿电压和结电阻,从而改善了器件的性能.

研究了铁电薄膜红外探测器响应率等器件参数随铁电薄膜厚度的变化.器件的隔热层结构采用气凝胶二氧化硅.实验发现器件的热释电系数,吸收率以及热导均随膜厚增加而增加.铁电膜层厚度为240nm的器件,其热导与微桥结构器件的热导相近,都为10-7W/K量级,证明气凝胶二氧化硅做隔热层能够制备出性能优良的热释电红外探测器.随着薄膜厚度增加,热导急剧增大,这是引起器件响应率降低的原因.制备铁电薄膜过程中的多次650°高温退火可能降低了二氧化硅多孔率.

用化学溶液沉积法分别在Si(100)和石英玻璃衬底上成功制备了一系列Bi4-xLaxTi3O12 (BLT) 铁电薄膜;用X-射线衍射仪测量了不同退火温度和不同掺镧量的BLT薄膜的结晶情况,结果显示随着退火温度的升高BLT薄膜结晶越来越好,镧的掺入并不改变钛酸铋薄膜的钙钛矿结构;用椭偏光谱仪对不同退火温度的BLT薄膜进行了椭偏光谱测量,分析得到了薄膜的光学常数谱;用激光显微拉曼光谱仪对不同掺镧量的BLT薄膜进行激光拉曼谱测量,得到了BLT薄膜振动模式随掺镧量的变化.

采用氧化钒薄膜、低应力介质膜和CMOS读出电路技术,研制了单片式128×1非致冷焦平面.氧化钒薄膜的制备采用了一种新的方法,焦平面的信号读出采用了CTIA积分方式.应用一种双频PECVD技术制备了低应力氮化硅薄膜,有效改善了微桥的平整度.通过氮化硅和氧化钒薄膜自身的红外吸收,焦平面在8～14μm波段的平均响应率达到8.2 ×104V/W,平均D·达到2.3×108 cmHz1/2/w.焦平面的均匀性需要进一步改善.

利用红外热成像技术,在无外源干扰的条件下,对人体经脉线和腧穴的红外辐射强度及其时间相关性进行研究.实验观察到人体体表存在循经红外辐射现象,其辐射强度具有一定的时间节律;对人体腧穴与非腧穴区域的温度分布特征进行分析,发现腧穴热传递沿经脉线方向较强,而非腧穴则近似各向同性.此外,腧穴与非腧穴温度变化的时间节律基本一致.研究结果有力证实了人体经络腧穴的客观存在.

针对40Gb/s高速过渡热沉阻抗匹配的要求,对基于Ta2N薄膜的匹配电阻制作工艺进行了系统研究.根据过渡热沉的等效电路模型,分析了Ta2N薄膜电阻与传输线电极间接触电阻对高频反射特性的影响,并通过理论仿真确定了热沉匹配电阻的容差范围.利用磁控反应溅射技术,制作出特性稳定、方阻可调的Ta2N电阻薄膜.通过优化高温退火条件,将电阻薄膜与金属电极间的比接触电阻率降至10-6 Ω·cm2量级.在此基础上,制作出了性能良好稳定、可应用于40Gb/s光电子器件封装的高速过渡热沉.

煤田自燃是人类面临的又一重大自然灾害.对地下煤层燃烧过去一直依靠钻孔进行监测,未有有效的监测方法.以内蒙古自治区古拉本矿火区为例,探索了利用高光谱及高分辨率遥感技术进行地下煤层燃烧监测的方法.采用中国科学院上海技术物理研究所研制的OMIS成像光谱仪,获取航空高光谱遥感图像,同时进行地面同步红外定标测温;根据地表特征地物辐射温度与热红外波段DN值的关系,进行图像信息处理、波谱特征分析,建立地面温度反演模型;通过高光谱图象辐射温度反演,结合野外地质调查、地面测试,实现火区燃烧强度定量分析和监测.整个过程可使用QUICKBIRD图像进行区域定位,查明煤田火区分布范围.研究结果表明,利用该方法能全面真实地监测地下煤层燃烧情况.

针对高光谱图像中目标形状特征已知,背景和目标光谱特征未知时的多类小目标检测问题,给出一种检测算法.通过高光谱图像数据样本二次型的高阶矩控制点扩散函数,获取自适应结构化背景;然后,利用目标形状先验信息构造形状特征子空间,在高维光谱特征空间实现形状特征子空间匹配检测.理论分析和实验结果表明该检测器可同时有效检测具有不同形状特征的多类目标.

提出了一种Ka频段具有极窄通带的波导带通滤波器方案.采用模式匹配法对滤波器进行全波分析,设计并研制了一只相对带宽约0.1%的Ka频段窄带带通滤波器,典型性能为中心频率处插入损耗小于2.1dB,带内驻波比小于1.20:1,损耗起伏小于0.30dB,测试结果与全波分析数据一致,说明方案有效.

在水质遥感中,消除水表的太阳耀光是从遥感数据中获取水体信息的关键步骤.通过计算在不同风速和不同太阳天顶角的条件下太阳耀光的偏振度和反射率,分析了利用平行偏振片消除太阳耀光的效果.计算结果表明,当传感器以较小的天顶角对水面进行观测时,偏振片对太阳耀光的过滤作用有限.但是当太阳天顶角较大,传感器在太阳的镜面反射方向附近对水面进行观测时,平行偏振片可以显著地消除水表的太阳耀光.尤其当风速较大时,太阳耀光散布范围大,难以完全回避,此时平行偏振片可以有效地削弱耀光,凸现离水辐射信号,有望提高水体信息提取的精度.

研究了一种新的开放式圆柱光栅周期结构,该结构可以作为Smith-Purcell自由电子激光和相对论行波管中的慢波结构.采用近似的场论方法,用一系列相连的矩形阶梯来近似代替光栅上任意槽形的槽的连续轮廓,利用各阶梯面上导纳的匹配,以及槽与互作用区的连续和匹配条件,获得了任意形状槽圆柱光栅周期结构的色散方程,并讨论了系统结构参数变化对系统色散特性的影响.利用软件MAGIC对结构的色散特性进行了二维模拟,与理论计算得到的值符合良好.

大气湍流、光子噪声和光学跟踪系统对准误差严重降低了空间目标观测图像的分辨率.根据最大似然估计原理,建立了提高目标图像分辨率的多帧盲反卷积算法, 用共轭梯度优化方法从目标记录图像估计出原始目标函数和点扩散函数.运用低通平滑滤波技术在算法迭代过程中逐步完成对噪声的抑制.模拟实验数据和实际图像的复原结果表明,论文建立的盲反卷积算法有效地克服了大气湍流、光子噪声和光学系统对准误差,提高了目标图像的分辨率,复原目标图像的分辨率达到了光学衍射极限的水平.

分别研究了微扫描技术与虚拟电子微扫描技术在提高红外图像空间分辨率方面的原理,指出了纯粹利用微扫描技术的局限性,提出了微扫描技术与自适应虚拟电子微扫描技术相结合的方法,理论和实验结果表明,该方法可以大幅度地提高红外图像的空间分辨率.

针对高噪声率红外图像,提出一种基于邻域相关度量的滤波算法(HWF).以图像灰度相关理论为基础,分析了盐椒噪声对红外图像灰度分布和灰度差分布的影响.盐椒噪声改变红外图像灰度直方图的相对幅值,但不改变其基本形状,高噪声率红外图像直方图保留了原始图像的灰度分布信息.定义了邻域相关系数以描述像素作为有效信号点的概率.用邻域相关系数作为滤波处理的强度指数,自适应调整处理窗内各像素在邻域加权滤波算法中的权重.灰度直方图体现了对原始信息的保留,邻域相关系数体现了对有效信号和噪声信号的识别和区别处理.实验表明,对于高噪声率红外图像, HWF算法具有良好去噪效果和细节保持能力.

为取得良好的图像分割效果,利用局部模糊方差区分过渡区与背景区的差异,提出了一种基于局部模糊方差的图像过渡区提取方法并用于图像的分割.首先将利用模糊集构造模糊方差的方法拓展到二维图像的情形,进而利用局部模糊方差构造过渡区.在此基础上通过多阈值的选择方法在过渡区上确定阈值,最后将其用于图像分割.实验结果表明所提方法具有较强的鲁棒性,并能取得良好的分割效果.

提出并设计了两种新型的微带线-槽线转换接头,分别由微带T型分支、槽线T型分支构成,接头可以很容易地实现低特性阻抗(Z0)微带线至高特性阻抗(近似于4Z0)槽线之间的转换.实际制作了X波段槽线型背对背接头并进行了测试.结果表明,在36%的频带内插入损耗小于1.75dB.

以不同品种玉米叶片、茎、穗和叶鞘的室内光谱反射率及对应的粗纤维含量为数据源,通过相关性分析发现原始光谱以及一阶导数光谱粗纤维含量光谱诊断的敏感波段分别位于近红外波段的1924nm和2370nm;线性与非线性拟合分析表明以2370nm处的一阶导数光谱所构建的线性模型相对其它模型最优,模型RMSE=3.538,由此模型得到的粗纤维含量理论值与实测值之间极显著相关,相关系数r =0.693.

处在气动热环境中的光学窗口由于热传导和热应力等效应导致窗口材料外形和光学性质的变化,进而影响来自目标的红外辐射光线的传输,使目标图像产生模糊、抖动、偏移和能量衰减,给红外成像带来不利影响.以红外成像在高速拦截器上的应用需求为背景,进行了光学窗口光传输效应理论计算基本方法的分析,介绍了建立的数学模型和仿真软件,最后给出了典型状态下的计算结果.