介绍了两类主要的紫外图像传感器技术的最新研究进展, 根据其特点对它们在特定紫外成像应用需求中的优势和不足进行了简要分析, 最后对这些紫外图像传感器技术的未来发展进行了展望。

量子点单光子探测器具有可保持测试信号完整性、理论量子效率高、工作电压低等优点,同时具有室温单光子探测的潜力, 最近得到了广泛的研究。文章介绍了基于三种不同形式量子点的单光子探测器, 讨论了它们的工作原理, 对比了各自的性能和参数, 总结了各种器件的特点, 说明了自组织量子点单光子探测的优越性能。

提出了一种新型结构的阵列波导光栅。在AWG的阵列波导中嵌入多种补偿介质, 补偿二阶或二阶以上温度偏移。首先从理论上推导出器件的工作原理表达式；其次给出了器件结构的设计方案, 阵列波导采用同心圆结构设计, 使得嵌入介质与波导垂直, 有效减小了散射损耗, 并显著提高了芯片的集成度。最后, 对器件性能进行了评估, 引入的附加损耗小于1dB; 理论上实现了零温度偏移。

针对大面阵CCD成像黑缺陷多的特点, 从机理和制作工艺上进行了分析研究。结果表明, CCD成像黑缺陷主要由光刻工艺缺陷引起。光刻LOCOS、地和沟阻工艺中产生的浮胶是CCD成像黑缺陷的主要来源。在制作多晶硅栅过程中, 光刻浮胶可产生成像黑缺陷或导致信号电荷转移问题。最后, 提出了减少光刻工艺产生浮胶的方法。

振动环境中, GaN基p-i-n器件的噪声会急剧增加, 这限制了器件的探测能力。利用力锤和振动台分别模拟冲击振动和随机振动环境, 研究了器件噪声在不同振动条件下的变化规律。实验结果表明, 在冲击振动中, 器件噪声呈现出周期特性, 但噪声幅度随着时间减小。器件噪声主要的频率成分为429Hz,此频率下的器件噪声与激励力的大小、振动加速度的幅度成线性关系。随机振动的实验结果也表明, 振动环境中测量到的噪声随着随机振动功率谱密度的增大而线性增加。

具有禁带宽度在1.45～2.25eV连续可调特性的Cd1-xZnxTe（CZT）薄膜, 用于顶电池在叠层薄膜太阳电池中有巨大的应用潜力。文章使用AMPS-1D对CdS/CZT结构的薄膜太阳电池进行模拟, 研究了CZT与金属接触的背电极势垒、CZT薄膜厚度及掺杂浓度对CdS/CZT电池器件性能的影响。结果表明, 需要采用功函数高（大于5.8eV）的金属作为背电极以消除背电极势垒；CZT薄膜厚度低于10μm时, 增加厚度有助于增大电池短路电流；当CZT具有适当厚度（～6μm）时, 对CZT层进行重掺杂（掺杂浓度1019～1021cm-3）有助于获得更高效率的CdS/CZT电池。

设计了64×64 AlGaN雪崩光电二极管（APD）阵列的读出电路, 该读出电路采用了具有稳定探测器偏压能力的电容跨阻抗放大器（CTIA）结构。利用APD的等效电路模型, 推导了电荷-电压转换因子（CVF）与积分电容、放大器增益的关系。为增加最大探测光电流、降低响应的非均匀性, 利用上述关系得到积分电容为70fF, 放大器增益为300。读出电路的地址选择采用移位寄存器来实现, 并采用电压缓冲器实现信号的输出。

根据非接触式智能卡的结构, 对智能卡中各个模块的可靠性进行分析, 建立了非接触式智能卡的可靠性预计模型, 对整个智能卡的最终稳定状态进行预估计算, 在此基础上, 开发了非接触式智能卡的可靠性预计软件, 并简单介绍了软件的性能。

采用FloEFD流体分析软件分析了改变LED散热器翅片数和基板厚度对LED球泡灯热量的影响。首先对LED芯片进行仿真, 然后用蓝宝石替换LED芯片其他部分简化后仿真, 将两者进行了对比。接着对远程荧光LED集成封装光源进行了热模拟, 发现将大功率芯片集成在铝基板上, 工作时产生的热量非常大, 模拟时芯片的结温在159.9℃, 超过了LED正常工作结温, 所以仅仅依靠铝基板难以达到散热要求。最后对LED球泡灯散热器不同翅片数和不同基板厚度分别进行了热仿真, 得出当翅片数为16, 基板厚度为2mm时, LED球泡灯的整体散热良好, 模拟结果显示LED芯片的温度只有83.8℃, 完全满足散热要求。

对GaN基白光二极管（LED）分别施加-1600、-1200、-800、-400、400、800、1200和1600V静电打击, 每次静电打击后, 测量LED电学参数和光学参数的变化。从理论上分析了静电对LED可靠性的影响。实验表明: LED样品的I-V特性曲线及光学参数, 受反向静电打击的影响比较大, 而受正向静电打击的影响不明显。LED样品在被反向静电打击后, 芯片内部产生二次缺陷和熔融通道, 导致其I-V曲线变形, 光通量减小, 老化性能衰减速率加快。在1600V范围内, LED可靠性受正向静电影响不明显。

基于受激布里渊散射效应（SBS）和掺铒光纤（EDF）的线性增益机理研究了一种环形腔多波长布里渊掺铒光纤激光器（BEFL）。在该激光器中使用单模光纤作为布里渊增益介质, 使用掺铒光纤来放大产生的斯托克斯(Stokes)信号, 使该激光器在室温下产生稳定的多波长输出。通过对激光器结构中的环行器和耦合器的位置以及耦合器的接入方式的研究与分析发现: 耦合器的接入方式、环行器与耦合器的位置均对激光器的输出有影响。在可调谐光源TLS（布里渊泵浦激光器）的功率大小为14dBm, 980nm泵浦激光器的功率大小为23dBm, 单模光纤长度为10km的情况下进行了实验测试, 结果表明: 耦合器的接入方式对BEFL的输出影响很明显, 最后给出了详细的测试结果和相应解释。

为有效减小多圈编码器体积、重量并满足高位数多圈记忆的要求, 设计了轻量化绝对式多圈光电编码器。多圈编码器采用绝对式矩阵码盘设计, 将编码器的绝对码设计在齿轮上, 减小了以往绝对式多圈编码器的多级码盘结构和齿轮结构；采用多级齿轮串行结构, 缩小了多圈编码器齿轮的高度, 便于安装、结构简单。设计的14位超高位数绝对式多圈光电编码器, 外形尺寸为60mm×20mm, 圈数为214=16384圈, 实现了电机转动圈数的绝对记忆功能, 具有圈数记忆位数高、重量轻的特点。

以联苯乙烯衍生物(4,4′-bis(2,2′-diphenylvinyl)-1,1′-biphenyl, DPVBi)和红荧烯(5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene, Rubrene)分别为蓝色、橙色发射体, 通过超薄插入的方法在DPVBi中插入一层Rubrene制备了结构简单的非掺杂型蓝色、橙色混合有机电致发光器件(OLED)。结果表明, 器件电压对色度的影响规律随插入位置不同而变。当器件发光中以蓝色为主或以橙色为主时器件色坐标随电压的变化较小, 而当器件中蓝色和橙色发射成分较为均衡时色坐标随电压的变化较大。其原因可归于电压对蓝色和橙色发射具有不同的影响。

针对COCG算法在求解有限元法分析电磁场边值问题所得到的线性系统时存在的不稳定性问题, 提出了一种基于COCG的组合迭代方法。该方法通过在低精度迭代阶段采用COCG, 而在其易出现迭代崩溃问题的高精度迭代阶段采用其他相对更稳定的迭代法来进行联合求解。该方法不仅能有效避免COCG算法的不稳定性问题, 同时也让其高效率的优点得到充分保留因而有利于整个迭代收敛过程。数值结果表明, 提出的组合迭代法能将COCG的高效率和其他迭代法的稳定性进行优势互补, 从而能获得比常规的单独迭代法更高的求解性能。

表面光电压法（SPV）能精确测量硅片的Fe离子浓度, 是一种快速、非破坏性的高灵敏度测试方法。采用表面光电压技术研究了氧化工艺中的Fe离子沾污。研究表明, 氧气、氮气、三氯乙烯中含有的微量杂质是氧化工艺中Fe离子沾污的主要来源。通过对氧气、氮气进行进一步纯化处理、减少三氯乙烯杂质质量分数到1.0×10-8、更换传输气体的不锈钢管路等措施, 将氧化工艺Fe离子沾污减少了一个数量级。

通过对CCD片上放大器不同源漏掺杂条件、方块电阻、接触电阻、有效沟道长度的分析研究, 确定了源漏工艺条件为磷离子注入能量100keV、剂量5×1015cm-2。分析了扩散、离子注入源漏掺杂对放大器直流输出的影响, 结果表明, 当宽长比为4/1时, 注入源漏掺杂制作的放大器直流输出与仿真值差异为0.28V, 优于扩散工艺。

研究了离子辅助沉积(IBAD)电子束蒸发和传统电子束蒸发两种镀膜方式在Si（100）面基底所镀SiO2光学薄膜的特性。特别是在离子辅助沉积下, 分析了不同工艺条件改变对SiO2光学薄膜的光学特性的影响。结果表明, 无论表面形貌、折射率均匀性, 还是湿度稳定性, 离子辅助电子束蒸发都优于传统电子束蒸发的SiO2光学薄膜, 在离子辅助沉积条件下, 薄膜折射率在40～160℃范围随衬底温度的升高而提高, 镀膜时真空度为1.5×10-3Pa、沉积速率为5nm/s、离子源驱动电压为285.4V、离子源辅助气体分压比PAr∶PO=1∶1时, SiO2光学薄膜的光学特性最好。

周期介质的特殊性质引起了人们的广泛兴趣, 为人们寻找新材料和新光源开辟了全新领域。周期介质的交变应力场决定了超晶格的光电性能。在经典力学框架内, 利用广义三角函数的Bessel展开和多尺度法导出了系统的一级近似解；并对强场和弱场情况进行了分析。结果表明, 当位错能量大于周期势垒, 或位错振幅大于超晶格层厚时, 位错可在滑移面内运动实现能量转移与释放, 有利于改善超晶格材料的光电性质。

在板式翅片散热器的基础上, 通过增加不同数量和半径的半圆柱肋片, 构造了6种不同结构的半圆柱板翅片散热器（HPPFHS）, 并通过数值模拟的方法对这两种散热器的流动和传热特性进行了研究。结果表明, 随着入口风速的增加, 两种散热器的热阻减小的同时压降随之增大, 但其热阻减小的趋势变小。入口风速相同时, 相比板式翅片散热器, 流经半圆柱板翅片散热器的空气受到半圆柱肋片的影响产生涡流, 因而减少了热阻, 同时增加了压降, 但其综合性能远好于板式翅片散热器。

介绍了一种带有凹槽和硅通孔（through silicon via,TSV）的硅基制备以及晶圆级白光LED的封装方法。针对硅基大功率LED的封装结构建立了热传导模型, 并通过有限元软件模拟分析了这种封装形式的散热效果。模拟结果显示, 硅基封装满足LED芯片p-n结的温度要求。实验结合半导体制造工艺, 在硅基板上完成了凹槽和通孔的制造, 实现了LED芯片的有效封装。热阻测试仪测得硅基的热阻为1.068K/W。实验结果证明, 这种方法有效实现了低热阻、低成本、高密度的LED芯片封装, 是大功率LED封装发展的重要方向。

为满足LED光源在照明领域的需求, LED封装技术需要解决光源稳定性和出光效率两大问题。在分析传统LED封装技术的基础上, 提出一种新型的封装方式——多反光杯LED封装, 即在传统LED基板上设计并制作多个光学反光杯, 并将LED芯片封装在这些反光杯中。研究发现采用该封装方式, 不仅使得光源具有良好的稳定性, 而且可以保持较高的出光效率。该封装方式具有设计灵活以及使用方便的特点。

有限元流体热分析软件(CFD)常被用于对LED灯具散热进行建模仿真, 与散热相关的参数分析、计算与设置等问题是影响仿真精度的关键因素。综合研究了边界条件设置、热阻计算、热量载荷分析和散热器等仿真建模的关键问题, 并与实验室温度测量相结合来验证仿真方法的准确性。结果表明, 该方法对室内照明LED灯具能进行较为准确的散热分析, 仿真温度误差在4℃左右, 仿真结果对LED灯具开发设计具有重要参考价值。

采用凝胶燃烧-等离子氮杂方法制备了磷灰石型硅酸镧（La9.33Si6O26-1.5xNx）固体电解质, 并对氮杂样品进行了XRD、FT-IR和Raman表征, 测试了样品的热稳定性及电导率。结果表明: La9.33Si6O26-1.5xNx的六边磷灰石型物相结构不变。氮杂导致硅酸镧晶体结构中[SiO4]的环境发生改变, 并影响其振动模式。TG-DSC分析表明氮杂硅酸镧的烧结温度应为1200℃。在微波功率为300W, 作用时间为15min条件下制备的氮杂硅酸镧的烧结体的电导率达1.28×10-2S·cm-1（800℃）。初步分析认为氮杂导致通道氧空位浓度增加、氧离子迁移速率加快、电导率变大, 形成空间电导增强效应。

在高斯白噪声(AWGN)信道情况下, 针对LDPC码的译码算法进行深入分析后, 对适用于低密度奇偶校验(LDPC)码的硬判决译码算法与软判决译码算法进行了仿真与对比分析, 并通过引入乘性校正因子以降低软判决算法中对数域置信传播(LLR-BP)算法的变量消息相关性。仿真分析表明改进后的LLR-BP算法与原算法相比, 在几乎不增加计算复杂度的情况下, 其译码纠错性能得到了明显的改善。因而改进后的LLR-BP算法具有明显的优越性。

3G网络CDMA2000信道带宽低、抖动大。为了在3G网络中进行实时视频通信, 提出一种基于H.264硬件编解码的系统优化设计。该设计包括图像预处理器、H.264硬件编解码器Codec、ARM9主控CPU、网络传输模块。图像经预处理器AD转换, 并进行抽样, 压缩为CIF分辨率, CPU对H.264编码进行综合优化设置, 调整QP参数和GOP结构, 由硬件编码器Codec压缩, 压缩后的数据由CPU封装打包进行网络RTP传输。解码时从网络接收数据, 排序恢复数据后直接交由硬件解码器进行解码显示。实验表明, 优化后的系统可以有效降低图像数据码率, 减少传输带宽需求, 达到3G网络实时通信的设计目的。

理论分析了SOA动态模型和SOA-MZI全光异或原理, 采用光通信系统设计软件OptiSystem搭建了基于SOA-MZI的全光异或实验模型, 仿真研究了注入SOA的数据信号光功率、连续探测光功率、偏置电流等工作条件对异或输出消光比、Q值以及误码性能的影响, 取得了一组最佳工作条件, 即数据信号光功率为3dBm, 连续探测光功率为0dBm, 偏置电流为600mA, 此时可以得到最佳的异或输出性能: 消光比约11.5dB, Q值约22, 误码率约10-108量级。研究方法和相关结论可以推广到基于SOA的其他全光信号处理应用中, 为未来全光网络的全面建设做准备。

在空间光通信系统中, 终端平台目标光的捕获技术是通信链路建立的一项关键技术。对于传统的扫描捕获方式, 由于探测器等各种误差存在以及不确定区域的影响, 导致系统捕获概率较低, 且时间较长, 最终导致空间光通信系统链路建立困难。基于此, 提出采用GPS辅助APT系统完成目标捕获, 并建立目标快速捕获系统, 系统以Cortex-M3单片机为控制核心, 采用GPS进行目标快速定位, 搭配水平和俯仰基准传感器, 利用GSM网进行无线传输。采用该系统进行了固定点捕获实验, 结果验证了上述方法的有效性。

利用有限元法分析了包层结构为圆形空气孔呈正方形对称排列的光子晶体光纤（PCF）的有效传输模式, 并仿真解析出各波长下有效传输模的有效折射率及变化规律。结合模耦合理论和传输矩阵法, 对基于PCF的Bragg光栅（PCFBG）的反射谱特性进行了仿真和分析, 并对比了PCF包层不同占空比下的PCFBG反射谱。选择高斯函数对各反射谱进行切趾优化。理论计算和仿真结果证明, 各模式有效折射率随着波长的增加而近似线性降低, 不同占空比的PCFBG反射谱之间的差异较为明显。在此基础上, 可进一步研究正方形包层结构的PCFBG的调谐特性, 并应用于可调谐的多通道OADM。

设计了一种新型六角点阵光子晶体光纤,该光纤在波长1350~1800nm范围内呈现高双折射低损耗大负色散。采用全矢量有限元法结合各向异性完美匹配层边界条件,对其双折射、约束损耗、色散、非线性和模场等特性进行了数值模拟。研究表明, 新设计的光纤对模场有很强的约束能力, 在波长1550nm处双折射高达2.08×10-2,模约束损耗接近10-1dB·km-1, 负色散值高达- 910ps·km-1·nm-1, 模场面积高达2.67μm2,非线性系数仅有0.043m-1·W-1。该光纤将在光纤激光器、光纤放大器、光滤波器和光纤传感系统方面有重要的应用。

对光纤通信系统中的电域色散补偿(EDC)技术进行了深入研究, 利用Optisystem8.0和Matlab7.1联合搭建仿真系统平台, 分析了基于最小均方(LMS)算法的电域色散补偿性能。仿真结果表明, 滤波器参数（收敛因子, 抽头数）、系统传输特性以及调制格式对最小均方算法的收敛速度和稳态误差都有较大的影响, 要求合理选择滤波器参数和调制格式, 使电域色散补偿达到最优性能。

研制了一套新型便携式肝储备功能检测系统。该系统利用光电传感器接收穿过人体的近红外线, 通过模拟前端后输入ARM板进行AD转换, 在软件端利用自学习阈值法进行信号的时域提取。试验结果显示, 该系统不仅可以准确地实时测出肝储备功能以及血氧信息, 而且还具有微创、简单快速的优点, 有很强的实用性, 完全满足临床应用的需要。

设计了一种单激光器双光子三维光存储系统。区别于目前普遍采用的双激光器方案, 单激光器双光子三维光存储系统结构紧凑、体积小、光程短、所需元器件少。通过衍射光学元件的使用, 实现了单一激光器, 单一物镜和单一主光路的目标。该系统的聚焦伺服线性区为4λ, 与现有的DVD伺服系统兼容。系统选层距离与衍射光学元件的位移距离呈近似的线性关系, 选层伺服易于控制。当选层厚度为0.3mm时, 衍射光学元件的最大位移距离为5.254mm, 系统所需空间小。衍射光学元件表面微结构的最小环带间距为18.202μm, 高度为1.6μm。

针对图像采集对数据的可靠性、稳定性传输要求, 利用PLX公司的PCI 9656作为CPCI的桥接芯片, 以ALTERA公司的Cyclone Ⅲ型FPGA作为时序控制、数据缓存, 实现了CPCI接口的专用图像采集卡的设计。

设计了一种基于FPGA+NIOSⅡ的背照式CCD成像系统。系统采用半导体制冷器对CCD芯片致冷,大幅降低了CCD芯片的暗电流, 从而使相机具有很高的灵敏度和很低的读出噪声特性。图像数据传输采用TCP/IP协议接口,可以进行远距离网络控制。详细介绍了系统的硬件设计、制冷系统结构设计, 以及相关软件设计。

提出了一种基于二维灰度直方图最大熵阈值分割的SIFT图像特征匹配算法。与传统SIFT算法相比, 该算法首先综合利用图像像素的灰度信息和邻域空间信息, 生成图像二维灰度直方图, 并基于此直方图的最大熵对图像进行阈值分割, 然后检测分割后图像的DoG尺度空间局部极值, 并以此作为特征点进行图像匹配。实验结果表明, 基于所提出的匹配算法, 可以有效降低图像背景噪声和边缘像素点对目标匹配的干扰, 进而提高图像目标的匹配性能。

基于光的折射和透射原理, 提出了一种测量浮法玻璃厚度的双光路透射法。该方法采用两个对称放置的线结构激光同时照射浮法玻璃, 两束透射光经玻璃另一侧对称放置的双反射镜反射后再经透镜成像在图像传感器CCD的光敏单元上, 利用Matlab对采集卡获取的线光带图像进行去噪处理, 采用自适应边界阈值定位及灰度重心算法提取线光带图像中心像素, 进而计算中心像素差, 通过分析给出玻璃厚度与中心像素差变化量的关系式。通过对不同厚度的玻璃进行实验测量, 结果表明双光路透射法测量精度高, 能够满足玻璃厚度测量国家标准。

在一些特殊应用场合, CCD相机成像时具有场景不可重复、应用环境多样性等特点, 使得自动调光成为一个研究难点。针对该问题提出了一种基于图像直方图统计的自动调光算法。该算法首先分析一帧图像的亮度分布, 并计算出下一帧图像的最佳均值。然后根据该均值调整下一帧图像的曝光量, 使其合理曝光。实验表明, 利用此方法可以获得整体亮度合适的图像, 同时此方法具备较好的场景适应能力, 满足场景时刻变化时CCD相机自动调光的需求。

为了获得紫外荧光二氧化硫分析仪中所需的213.4nm激发光, 研究了采用色散型紫外滤光器的参数优化, 系统分析了装置中入射和出射狭缝对输出光的强度、稳定性及光谱纯度的影响, 探讨了其物理机制, 并通过实验得到了该装置中的最优参数为入射狭缝宽度50μm, 出射狭缝宽度40μm。该结果对于提高仪器的准确性、灵敏度及长期稳定性等性能参数有重要意义。

对激光散斑测定位移实验中的相关参数进行了分析, 针对不同散斑特征尺寸对应的二次曝光散斑图的逐点再现过程进行了详细的计算机模拟。模拟结果显示, 同一散斑图错开散斑平均尺寸的1~6倍距离叠加, 在满足菲涅耳近似条件的衍射距离下用细激光束逐点再现, 可得到理想的干涉条纹。

压力传感器的输出随温度呈非线性变化, 同时含有较大的随机噪声。针对BP神经网络对压力传感器温度补偿建模时误差较大的问题, 提出了基于灰色模型和BP神经网络的压力传感器温度补偿模型。首先, 用灰色模型对数据进行预处理, 以减小原始数据的噪声；然后, 用降噪后的样本数据作为BP神经网络的输入进行训练。在相同的训练次数下训练误差可减小一个数量级。结果表明, 采用该模型补偿后的压力传感器补偿精度明显优于BP网络模型。

全息图再现过程中, 由于占据了大部分能量的零级亮斑的存在, 降低了再现像的对比度, 影响了对原始物的观察和记录, 因此需要将其进行消除, 使有用的再现像变得清晰。文章对五种常用的消除零级像的方法进行了介绍和理论分析, 将其应用到计算全息中, 分别做了数字再现的模拟仿真实验, 并利用两种常用的再现像质量评价标准对消零级效果进行了比较。研究结果表明, 所介绍的消零级方法都能够比较有效地消除零级亮斑, 提高再现像的对比度。由再现像质量评价标准综合对比得出, 频谱滤波消除零级像亮斑得到的效果最好, 但这与人眼的直观感受不一致。在对评价方法优缺点及零级像频谱分析的基础上, 提出了一种基于中心亮斑衰减率的再现像质量局部判别法, 并进行了实验验证。实验结果表明, 该方法能够得到与人眼直接观察数字和光学再现像一致的结果, 因此可以认为是有效的。