串音与焦平面阵列(FPA)的灵敏度和分辨率密切相关.用模拟的方法定量地计算了In_0.53Ga_0.47As/InP 探测器焦平面阵列的电串音随光波波长、入射方向和台面的刻蚀深度的变化情况.结果显示台面结构的器件的串音抑制性能比平面结构的要好.明显地发现短波长的光串音较小，正照射的串音比背照射要小，这是由材料吸收深度和异质结耗尽层宽度的影响造成的.另外，当台面的刻蚀深度穿透吸收层厚度时，其电串扰几乎完全被抑制.研究结果提出了相应的InGaAs FPA的低串音设计.

二极管非制冷红外焦平面阵列(IRFPA)探测器具有广阔的前景，然而它的性能受噪声源的制约，为了得到高性能的探测器，必须研究噪声源并减小其影响.概述了探测器噪声源，量化并研究了不同噪声对探测器的影响，最后得到了二极管IRFPA的性能极限，此外，计算得到了最优的结构参数.理论研究表明温度起伏噪声对应的最小噪声等效温差(NETD)为2.36 mK，此时探测器热导为辐射热导，其值为2.06 nW/K.当单元尺寸为25 μm×25 μm的探测器的正向偏置电流为33 μA，占空比为54%时可得到最优NETD为46.5 mK.

制备了具有自支撑绝热结构的Al/P(VDF-TrFE)/NiCr红外探测器单元，其中NiCr半透明膜作为探测器的上电极和吸收层.实验结果表明：P(VDF-TrFE)薄膜具有很好的铁电性和热释电性，其铁电剩余极化强度和热释电系数分别为7.1 μC/cm² 和27 μC/m² K；探测器单元在10 Hz工作频率下对黑体温度500 K的辐射源的电压响应率和探测率分别为1 500 V/W和5×10⁷cmHz^1/2W^-1；通过对电压响应率随频率变化的实验数据进行拟合，得到探测器单位面积的热导和吸收率分别为2.5×10^-3 W/cm² K 和0.1；利用P(VDF-TrFE)探测器单元可对目标物体实现热成像.

利用椭偏光谱术与XRD对钛掺杂Ge₂Sb₂Te₅薄膜中钛元素对体系的光学性质及其微结构的影响进行了实验研究.进而对该薄膜进行变温阻抗实验表明，钛掺杂Ge₂Sb₂Te₅薄膜与未掺杂的薄膜相比具有更好的热稳定性.基于对薄膜样品的数据保持能力测试的实验数据，经阿伦纽斯外推处理可知，钛掺杂Ge₂Sb₂Te₅薄膜样品的10年数据保持温度要高于未掺杂Ge₂Sb₂Te₅薄膜样品.本文的实验结果均证实，钛掺杂Ge₂Sb₂Te₅薄膜更适合应用于相变随机存取存储器中.

基于自主研发的InP基高电子迁移率晶体管工艺设计并制作了一款W波段单级低噪声放大单片毫米波集成电路.共源共栅拓扑结构和共面波导工艺保证了该低噪声放大器紧凑的面积和高的增益，其芯片面积为900 μm × 975 μm，84 ~100 GHz频率范围内增益大于10 dB，95 GHz处小信号增益达到最大值为15.2 dB.根据调查对比，该单级放大电路芯片具有最高的单级增益和相对高的增益面积比.另外，该放大电路芯片在87.5 GHz处噪声系数为4.3 dB，88.8 GHz处饱和输出功率为8.03 dBm.该低噪声放大器芯片的成功研制对于构建一个W波段信号接收前端具有重要的借鉴意义.

针对压缩遥感过程中非严格稀疏和傅里叶域欠采样噪声导致的伪影和混叠现象，提出了基于梯度转向核的压缩重构策略（GradSK）.在压缩感知编码过程中提出了半随机傅里叶测量的方式，既保留图像的概要分量，同时保证了K-空间随机欠采样的非连贯性.在压缩感知解码过程中提出了由基于多阶梯度的转向核与有限差分总方差（TV）结合的方法，来解决解码过程中的无约束凸框架问题.实验表明，该方法在解决无噪采样和有噪采样的过程中均有较好性能.

采用低成本方法设计了一款W波段单刀单掷开关.通过在单独加工的石英基片无源电路上安装倒装PIN管，获得了一款W波段准毫米波单片（Q-MMIC）开关.为了获得低损耗、高隔离度性能，开关设计中采用了3-D PIN管模型和电路补偿结构.测试结果表明开关在88 GHz时插入损耗最小，最小值为0.5 dB；在80~101 GHz频率范围内，开关导通时的插入损耗小于2 dB；在84~104 GHz频率范围内，开关隔离度大于30 dB.整个开关电路尺寸为1.5 mm× 3.0 mm.

报道了一台稳定的、高平均功率连续波光学参量振荡器，该振荡器为单谐振环形腔结构，参量晶体为角度切割的掺氧化镁周期性极化铌酸锂（MgO:PPLN），由一台波长为1064 nm的Nd:YVO4固态激光器泵浦.在9.8 W的泵浦功率下，可得到波长3 069.1 nm的闲频光功率2.15 W，其泵浦-闲频光转换效率达21.9%.得益于腔内寄生振荡的减弱以及热自稳效应，振荡器的输出功率在30 min内的稳定性优于0.19%均方根偏差（rms）.

研究了非对称In_0.53Ga_0.47As/In_0.52Al_0.48As量子阱中二维电子气的磁输运性质，所测量的样品的径向磁阻R_xx的Shubinikov-de Haas振荡没有呈现出拍频的特征。通过测量样品的反弱局域效应提取了其零场自旋分裂能并通过对自旋分裂的R_xx双峰间距随倾斜角度θ的依赖关系的拟合提取了高场下的有效g因子。样品的Dingle plot图呈现非线性的特征，这可以归因于来自样品衬底附近的掺杂Be原子的长程势散射效应。

提出一种稳定的波长间隔可调谐的双波长单纵模环形光纤激光器.在复合环形谐振腔中，采用由数字微镜装置（DMD）滤波器和两个不同长度的次级环形谐振腔组成的多重滤波的方式来选择激光器的工作模式.其中，DMD滤波器可以从掺铒光纤的自发增益谱中任意选择两个波长并将它们耦合进光路中；次级环形谐振腔作为模式滤波器，可以保证激光器输出单纵模激射；利用非线性光子晶体光纤（HN-PCF）的四波混频（FWM）效应，使激光器输出均衡平稳的双波长激射.在室温条件下，不用移动实验装置中的任何器件，通过将位置不同的光栅映射在DMD滤波器上来实现双波长间隔可调谐，调谐范围为0.165 nm到1.08 nm，调谐步长为0.055 nm.

提出来一种应用于直升机防撞雷达的高口面效率W波段单脉冲双反射面卡塞格伦天线.口面分析方法的提出解决了W波段反射面天线口面相位分布不均匀的缺陷，从而有效地提高了口面的利用效率.利用该方法，本文研究并制作了口径为135 mm、焦距为40.5 mm的W波段卡赛格伦天线，并且设计了由四个E面多缝隙电桥和四个四分之一波导波长延迟线级联构成的和差网络.经测试，该单脉冲天线在93 GHz具有38.6 dBi的和波束增益，相应的口面效率为54.7%；差波束的零深优于-22 dB，副瓣电平小于-18 dB.测试结果与基于口面分析方法的仿真结果吻合，从而证明了本文所研究天线可以应用于高口面效率的W波段单脉冲系统中.

提出了一种基于三导体耦合线结构的毫米波Marchand巴伦的新型宽带模型.基于c模和π模理论，对三导体耦合线进行了分析并采用传输线和理想变压器对其建立了模型.通过电磁场仿真提取了模型参数并使用该耦合线模型建立了Marchand巴伦的模型.基于该模型，使用GaAs工艺设计了一种毫米波Marchand巴伦并进行了流片制造，所设计的巴伦工作在15~55 GHz频率范围，测试结果表明该巴伦具有较好的幅值和相位平衡度，同时验证了模型的准确性.

提出了一种基于场景的空间投影估计和时域迭代百均匀性校正算法（SPETI）.这种方法 主要是通过投影估计来估算全局位移，并且在连续多帧图像中进行迭代计算.首先，为配准准则设计了一个新的投影估计；然后，计算相邻帧并进行迭代计算，以此来获得较快的固定图案噪声（FPN）收敛，同时减少鬼影的产生；最后，将本算法移植至基于FPGA的硬件系统中.在连续单调运动的系统中测试算法的各项指标，并且将实际的校正效果予以展示.为了与自适应最小均方差算法和全变差算法进行比较，对一个完全干净的红外图像序列添加了人为的非均匀性.将固定标准增益和偏置非均匀性添加到图像序列上，以测试迭代次数与非均匀性等级的关系.

报道了320 × 256元InAs /GaSb II 类超晶格红外双色焦平面阵列探测器的初步结果.探测器采用PNNP叠层双色外延结构，信号提取采用顺序读出方式.运用分子束外延技术在GaSb 衬底上生长超晶格材料，双波段红外吸收区的超晶格周期结构分别为7 ML InAs /7 ML GaSb和10 ML InAs /10 ML GaSb.焦平面阵列像元中心距为30 μm.在77 K 时测试，器件双色波段的50%响应截止波长分别为4.2 μm和5.5 μm，其中NonP器件平均峰值探测率达到6.0×1010 cmHz1/2W-1，盲元率为8.6%；PonN器件平均峰值探测率达到2.3×109 cmHz1/2W-1，盲元率为9.8%.红外焦平面偏压调节成像测试得到较为清晰的双波段成像.

为了研究异质结InP/InGaAs探测器帽层的欧姆接触特性，采用Au/p-InP传输线模型(TLM)，对比不同退火温度下的接触特性，在480℃、30 s的退火条件下实现室温比接触电阻为3.84×10^-4Ω·cm²，同时，对欧姆接触的温度特性进行了研究，发现随着温度降低比接触电阻增加，在240~353 K温度范围内界面电流传输主要为热电子场发射机制（TFE）；240 K以下，接触呈现肖特基特性.利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分别对界面处的扩散程度和化学反应进行了分析，发现经过480℃、30 s退火后样品界面处存在剧烈的互扩散，反应产物Au₁₀In₃有利于改善Au/p-InP的接触性能.

采用了磁控溅射制备Cu-In-Al金属前驱体薄膜，后硒化快速退火得到铜铟铝硒（Cu(In, Al)Se₂，CIAS）薄膜.研究了硒化温度对CIAS薄膜晶体结构和光学性质的影响.研究发现CIAS薄膜的晶体结构依赖于硒化温度，其禁带宽度随硒化温度升高发生红移.研究结果表明，CIAS薄膜的最佳硒化温度为540 ℃，其晶体结构为纯黄铜矿结构，禁带宽度为1.34 eV，对应太阳电池理论最大效率的吸收层材料禁带宽度.

提出了一个砷化镓基(GaAs/Al_0.04Ga_0.96As)太赫兹量子阱探测器，并对其光电流谱和背景噪声限制温度进行了表征，得到峰值响应频率为6.78 THz，背景噪声限制温度为16 K.理论上，首先，考虑多体效应对器件能带结构的影响，计算得峰值响应频率为6.64 THz，考虑到制备过程中的误差(THz器件较中红外器件，铝组分低，阱宽窄)，理论与实验吻合的较好，证实了多体效应在太赫兹量子阱探测器中的重要影响；然后，对器件的电流电压特性进行研究，计算得到背景噪声限制温度为17.5 K，与实验吻合. 太赫兹量子阱探测器较低的工作温度，极大限制了其应用，提出了两种实现高温探测的方法：(1)引入光学汇聚天线，提高器件背景限制温度，计算结果表明当引入增强系数为10⁶倍的天线时，其背景噪声限制温度达到97 K(远高于液氮温度77 K)；(2)太赫兹量子阱探测器与太赫兹量子级联激光器联用，可实现信号噪声限制模式，从而实现高温探测.计算表明，当激光器功率达到0.003 mW/μm²，器件的工作温度可达77K.

针对采用FTIR方法测量量子型光电探测器的光电流谱并据此校正获得器件的实际响应光谱问题，提出了两种简便可行的校正方案，即计算仪器函数校正方案和标准探测器传递校正方案；对其可行性、限制因素及注意事项进行了详细讨论.用两种方案对多种短波红外InGaAs光电探测器进行了测量校正，获得了与实际符合的响应光谱.为验证方案的适用性，还与采用经精确标定的光栅分光测量系统测得的结果进行了比对，确认了其适用性.结果表明，采用FTIR测量方法并结合适当的校正方案可以获得符合实际的响应光谱.

论文基于光反馈原理及V型增强腔技术，结合量子串级激光器，搭建了CO吸收光谱检测系统.研究并实现了光反馈效应（反馈相位自动可调）、偶数和奇数腔模式效应、激光器阈值电流降低效应.系统有效反射率达到99.979%，在物理长度为47 cm的光腔内实现了4.48 km有效吸收路径.通过自动调节V型腔长，使光谱分辨率从0.005 3 cm^-1提高到0.001 1 cm^-1.通过阿伦方差分析，确定了最高信噪比的积分时间为53 s.气体压强40 torr，温度20 °C时，系统对CO (R(6)吸收线) 检测准确度及检测极限分别达到(97.79±0.07)%和(0.49±0.04) ppb.也分析和证明了气体压强对CO的峰值吸收强度、检测准确度及检测极限的影响.

基于2013年巢湖实测数据，根据颗粒性有机碳（Particulate Organic Carbon，POC）浓度与叶绿素a之间的高度相关性，采用Gons和Simis算法估算浮游植物色素吸收aph(665)，继而实现对POC浓度间接反演。结果表明，Gons和Simis算法可用于蓝藻水华未覆盖内陆水体POC浓度的估算；Gons算法（RMSErel=21.90%）相对于Simis算法（RMSErel=23.81%）可以更好地反演POC的浓度。Gons和Simis算法在巢湖POC反演中取得了较好的结果，可以结合MERIS卫星用于巢湖水体POC估算。也可以为内陆湖泊水体碳循环研究提供技术和数据支撑，具有重要的科学研究意义。

为解决画幅式扫描红外成像技术中翼展摆扫引起的严重像移问题，提出了一种基于实时视轴跟踪的像移补偿技术，对于瞬时视场为100 μrad的成像系统，像移补偿精度可达±0.005°（±87.3 μrad），补偿效果优于1个像元。该技术能够实现翼展摆扫像移的高频补偿，研究成果对推动机载红外成像技术向宽视场、高空间分辨率方向进一步发展具有重要意义。

利用椭圆偏振光谱进行薄膜样品的测量数据分析拟合时, 薄膜厚度与介电常数通常具有一定的关联性。不同色散模型的选取也会对拟合结果产生明显的影响, 引起较大误差。介绍了唯一性检测在椭偏拟合中的实现方法。并以二氧化钛样品为例, 利用唯一性检测对比了不同色散模型、不同厚度、不同测量波段、不同入射角度时的唯一性检测结果。结果表明, 唯一性检测能够有效标定出椭偏测量和拟合过程中所产生的误差, 同时能够对不同色散模型进行量化对比, 提升拟合精度。