利用Matlab软件计算了基于本征吸收的非晶硅薄膜的光谱响应，仿真出由多个不同带隙的薄膜组成的非晶硅薄膜的光谱响应，仿真了薄膜厚度、光学禁带宽度参数对非晶硅薄膜光谱响应的影响，设计出一种渐变带隙的非晶硅薄膜。结果表明渐变带隙的非晶硅薄膜能有效拓宽薄膜的光谱响应范围，也能提高光谱中对各个波长的响应值。

主要介绍了在NaOH溶液中，利用电化学技术腐蚀制备多晶硅绒面的新方法。实验中，通过改变腐蚀液浓度、腐蚀电压、腐蚀温度等因素，制得一系列多晶硅绒面。实验结果表明，当腐蚀碱液浓度为20%，腐蚀电压为20V，腐蚀温度为25℃时，腐蚀得到的硅片表面比较均匀，在波长400~800nm范围内，测量得表面反射率最低为19%左右。

在硝酸/氢氟酸腐蚀液中加入表面活性剂对多晶硅片进行了腐蚀，并使用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜观察硅片表面形貌的变化，在此基础上分析了硅片浸润性及反应物迁移率变化对腐蚀效果的影响。实验结果表明：加入表面活性剂后，腐蚀速率降低，在硅片表面形成了更均匀的绒面结构及亚微米结构，硅片的反射率从23%下降到18.5%，反射率的降低提升了太阳电池的受光面积。仿真结果表明，使用加入表面活性剂的腐蚀液后制备的太阳电池，其短路电流提升了0.25mA/cm2，光电转换效率提升了0.1%。

采用一维介电体系中处理光传播的方法—传输矩阵法，详细推导了含有缺陷层的异质镜像光子晶体(ABCCBA)PD(ABCCBA)Q中透射率的计算公式，并用Matlab编程模拟了异质三周期镜像光子晶体中无缺陷层和引入缺陷层D时，光子带隙的数目和带宽及缺陷模的数目和透射率随缺陷层位置、厚度、介质周期数的变化情况。模拟结果表明：对于此结构的光子晶体，当缺陷层位于中央位置、周期数N=8、10，厚度变化且为某些特定值时，其光子带隙数目、缺陷模数目及透射率有最佳值。这一研究为设计可调谐滤波器、多通道滤波器提供了重要的理论基础。

基于有限域循环子群方法提出了一种结构简单，可以灵活选择码长、码率，并且编译码复杂度低的准循环低密度奇偶校验（QCLDPC）码构造方法。利用此方法构造出适合光通信系统传输的规则QCLDPC(5334,4955)码。仿真结果表明该码型利用和积迭代译码算法在加性高斯白噪声信道中取得了很好的性能，比已广泛应用于光通信中的经典RS(255,239)码具有更好的纠错性能。因此所构造的QCLDPC(5334,4955)码能较好地适用于高速长距离光通信系统。

以仿真转台运动模拟光电目标，基于双DSP处理器和精密的机械转台搭建了空间光通信二维实验演示系统。软件上基于TMS320F2812处理器实现了卡尔曼预测控制算法，将该算法与常规的PID经典控制相比较，并进行了卡尔曼预测控制算法验证实验研究。实验结果表明：相比于常规的PID算法，在保证足够的系统采样点数，卡尔曼预测控制具有较好的控制效果。

文章提出利用半导体光放大器（SOA）和非线性光学环镜（NOLM）来实现全光逻辑与（AND）门，分析了该方法的工作原理并设计了仿真实验。通过仿真实验，证明了该方法的可行性，分析了耦合器功分比的选择与输出结果之间的关系，还分析了背靠背无损耗传输条件下，接收光功率和误码率的函数关系，最后给出了无损耗传输条件下AND的输出眼图并分析了一些可能的影响因素对输出结果的影响。

针对不同海拔的大气散射区域对紫外激光单次散射链路的影响，综合考虑气压、温度及臭氧浓度三个因素，对紫外光单次散射链路模型进行了修正。在此基础上，首先计算紫外激光通信系统在0~28km高空范围内的链路损耗。其次，在链路损耗最小条件下，分析通信距离、通信终端仰角以及发散角三者的相互关系。结果表明，收发端设置在高空0~15km的链路损耗较低，15~21km的链路损耗剧增。发射端仰角和通信距离的增大分别导致链路损耗增加；损耗最小时，发射端仰角与发散角近似呈线性关系，通信距离对该关系无明显影响。

利用非线性光学环镜（NOLM），提出了一种基于半导体光放大器（SOA）的交叉相位调制（XPM）效应生成超宽带（UWB）信号的方法，设计了系统结构，并进行了仿真实验，得到了中心频率约为6.7GHz、相对带宽约为161%的UWB信号，该信号符合美国联邦通信委员会（FCC)标准，从而验证了该方法的可行性。另外，所生成的UWB信号的中心频率及带宽还具有可调性。

从理论上分析了等线性损耗、等信道间隔与不等输入功率条件下DWDM通信系统在传输过程中，利用波长变换技术消除拉曼串扰的原理，得到了传输距离末端输出功率的规律性，并通过仿真进行了验证。这对于进一步研究消除光纤传输过程中的非线性效应，提高通信质量有着重要意义。

分析了空间电离辐射的位移损伤效应影响下InGaAs PIN光探测器暗电流的损伤特性，在此基础上建立了强度调制直接检测模式的卫星光通信系统误码率模型。仿真结果表明：暗电流与辐照注量近似呈对数线性变化；误码率在辐照注量小于108cm-2时维持在10-9之下，当辐照注量大于108cm-2后加速上升。结合仿真结果，讨论了判决阈值对误码率的影响，得出在辐照强度为10-9cm-2时，若判决阈值取5.7×10-7A，则误码率降低约4个量级，较好地提高了通信质量。

主要研究并设计了消除自由立体前投影显示亮线的增透膜系。分析了显示亮线产生的原因，该亮线是由微柱透镜表面的反射造成的。选用Ta2O5和SiO2设计了13层高硬度和高透过率的增透膜。三者的热膨胀系数基本一致，避免了膜层的断裂。该膜系的SiO2膜层总厚度大于1μm，大大提高了增透膜的耐摩擦性。Ta2O5膜层总厚度只有33.1nm，大大减少了高温蒸发时间，避免了PMMA板材的高温变形。镀膜后透镜板在可见光波段透过率理论最高可达98%左右，消除了表面反射亮线，大大提高了柱镜板的透过率。

飞秒激光三维光存储是实现高密度光存储的重要方法。为了提高飞秒激光三维光存储技术的实用化，基于DVD聚焦、循道伺服技术搭建了一套飞秒激光三维光盘存储系统。针对DVD光学头建立音圈电机电气模型，并通过典型二阶系统参数计算可获得详细的光头传递函数。针对DVD光学头传递函数，采用模糊PID算法，构建模糊PID控制系统的仿真模型，通过模糊控制规则在线对PID参数进行整定，并进行计算机Matlab仿真。仿真结果表明：模糊PID控制算法可使系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态误差等达到系统性能指标的要求。

针对单频C/A码GPS接收机精度不高的问题，提出一种基于光电经纬仪双站交会测量提高GPS精度的方法。在直角发射坐标系中，利用光电经纬仪测量得到目标的方位角与俯仰角，通过双站交会测量中常用的“水平投影法L公式”计算飞行物的轨迹，与飞行物实际轨迹对比，求得双站交会测量的误差。GPS和光电经纬仪测量同一目标，将两种方法的测量结果对比，以交会测量精度作为GPS的测量基准，与GPS提供的坐标相比对，求得GPS的测量误差。GPS测量其他位置坐标时，测量结果去除求得的测量误差，得到更精确的坐标。

通过对帧转移、内线转移、TDI（时间延迟积分）、线列等多种典型CCD驱动时序的共性和差异特征进行分析，提出了一种针对CCD图像传感器驱动时序的参量化设计方法。该方法提取了驱动时序的时间、状态、周期循环次数等16个参量，根据各参量之间的逻辑关系，采用FPGA设计时序发生程序模块，通过上位机对程序模块设置参量值，可实现对工作模式、工作频率、相位延迟等时序关系的调节，达到对CCD图像传感器各路驱动时序灵活控制的目的。此设计应用于CCD图像传感器参量测试系统中，有效地提高了参量测试效率和测试系统的通用性。

提出了一种基于以太网的红外热像仪设计方案。利用Tau 640红外探测器机芯实现红外信号到电信号的转换，再用以太网模块将探测器输出的图像数据转换为连续的、低延迟的IP数据包，最后经过PC机进行信号处理，最终显示出详细的红外温度图像。该系统数据传输的速率可达1Gb/s，点对点信号传输的距离可达100m。

在未知的环境中，自主水下航行器（AUV）运动未知的情况下，采用单目视觉不能对路标进行完全定位，存在尺度漂移。针对这种情况，研究了融合声纳测距信息的AUV定位方法，建立了AUV的运动模型，路标的初始化模型及相机的测量模型，采用扩展卡尔曼滤波对AUV位置进行估计；为了提高定位算法的实时性，提出了基于预测的特征匹配与误匹配点去除算法，既提高了匹配的效率，又提高了匹配的正确率。实验结果表明，该算法定位较准确，实现了AUV的三维定位。

分析了基于特征点控制为基础的配准、傅里叶梅林变换、最大互信息法等三种图像配准算法的原理。采用这三种方法对近红外脉冲光乳腺成像系统采集的病例图像实现图像配准，并从配准所需要时间和最终的配准效果两个方面对三种算法的配准效果进行了比较。 结果表明，基于特征点控制基础的配准方法所需时间最短，傅里叶梅林变换次之，最大互信息法所需要的时间最长。但是，从最终配准效果来看，最大互信息法明显优于其他两种算法。应用最大互信息法可以有效实现图像的配准，但是在实际应用中，需要对配准时间进行进一步优化。

混合高斯背景更新算法在处理红外目标检测中，与其他算法相比有着明显的优势。然而传统的混合高斯背景更新算法仍然存在着不足，针对传统算法的不足，提出了有效的改进方法，使混合高斯背景更新算法的处理分为兴趣区和非兴趣区进行处理，在不同的区域采取不同的高斯分布个数和权值更新速率进行处理，同时通过改变不同的背景更新速率可以处理背景发生突变的情况和前景目标静止的情况，有效地提高了混合高斯背景更新算法检测红外目标的能力，仿真实验取得了较好的效果。

提出了一种新型的LED道路照明中实现任意照度分布的自由光学曲面设计方法。旨在实现单盏路灯在路面长度和宽度方向上的照度分布均呈特定分布，以满足道路照明对路面照度、亮度均匀性以及环境比的要求。采用分离变量与最小能量块迭代结合的方法对光源以及接收面进行网格划分，保证光源和接收面的对应单元内具有相同的能量大小。最后根据边缘光线理论、斯涅耳定律以及误差控制方法构建透镜表面。同时考虑路灯安放位置以及倾斜角的问题，透镜对应路面宽度方向上非对称。以给定路面长度方向照度呈余弦分布、宽度方向照度呈梯形分布为例，采用此种方法设计出聚碳酸酯非连续自由曲面路灯透镜。结果表明，路面长度方向上照度接近余弦分布，误差小于6%，路面总照度均匀度达到0.93，道路环境比达0.55。

为了提高LED驱动电源的寿命，必须去掉大电解电容。基于PFC（功率因数校正）芯片L6561，设计了一种采用反激式变换器构成的无大电解电容的大功率LED驱动电源，取消了传统电源中的PFC电路，去掉了限制电源寿命的大电解电容，大大简化了电路，在提高工作效率及可靠性的同时，降低了生产成本。测试结果表明，系统在输入电压变化时，可实现恒流恒压输出。

常用的差动型双通道光电系统对两路光电信号的处理在电路上要求有很好的一致性，否则会影响其精度和灵敏度，据此设计了一种能满足这种光电系统要求的检测电路。它由双对数放大器ADL5310完成光电流到电压信号的变换，输出两路独立的与光电流呈对数关系的电压信号；再由仪表放大器AD620对这两路电压信号进行求差，最终完成检测。经实验测试表明，所设计的电路是正确、可行的。该检测电路可接收3nA～3mA的大动态范围的光电流输入，带宽为120dB，在缓变光信息检测方面具有一定的普适性。

为了提高自制位置敏感探测器（PSD）激光三角位移传感器的精度，提出一种简单、可行的数据修正方法，对传感器所采用的测量原理、敏感器件及自制工艺等进行了研究。首先，对自制的位移传感器的静态精度进行实验标定，分析其位移误差曲线。通过将位移测量误差曲线与敏感器件自身检出误差曲线进行比对，结合自制传感器的组装工艺，分析其误差来源。然后，通过调整激光三角测量原理中位移传递公式的具体参数，达到优化自制位移传感器的静态精度的目的。最后，用反复多次地，不同测量范围、测量步长下的位移数据曲线优化效果，证明这种修正方法的普适性。实验结果证明：经过该方法修正后，自制的PSD位移传感器的测量数据的误差降低约80%，其静态位移精度基本达到1%。这种修正方法能够简单、有效地提高PSD激光三角位移传感器的测量精度。

在研究新型高效GaAs基三结和四结太阳电池过程中，研究者努力寻找一种既满足能隙约为1eV，同时又与GaAs衬底晶格匹配的半导体材料。通过调节组分，GaInNAs可同时满足上述两个特性，因此GaInNAs被认为是制备新型高效多结GaAs基太阳电池的理想材料。但实际上，制备高晶体质量GaInNAs材料十分困难，造成所制备的器件性能低下，未能达到实际要求。探讨了导致GaInNAs材料生长困难的机理，并对当前GaAs基GaInNAs太阳电池材料的研究历程和技术现状进行了概述。在此基础上，展望了GaInNAs技术的未来走向。

提出了一种基于TSMC0.18μm CMOS工艺的低噪声、低功耗的10Gb/s光通信接收机跨阻前置放大器（TIA）的设计。该TIA电路采用具有低输入阻抗的RGC(regulated cascode)结构作为输入级。同时，采用电感并联峰化和容性退化技术扩展TIA电路的带宽。当光电二极管电容为250fF时，该电路的-3dB带宽为9.2GHz,跨阻增益为57.6dBΩ，平均等效输入噪声电流谱密度约为16.5pA/Hz(0~10GHz)，电路的群时延为±20ps。在1.8V单电源供电时，功耗为26mV。

可重构光分插复用器(ROADM)可实现光网络的动态重构,是光网络的重要器件。设计了一种基于二维光子晶体的可重构光分插复用器。该分插复用器采用点、线缺陷结构，在点缺陷中填充非线性介质，不同大小的点缺陷放置在线缺陷侧面的相应位置。根据耦合模理论，当没有外界激励光时，入射光波与点缺陷发生耦合；当有外界激励光时，入射光波与点缺陷不发生耦合，实现波长重构。仿真结果表明：当信道间隔为20nm时，该器件具有体积小、上/下载效率高、消光比高、响应时间快等优点。

外延晶格失配等引入的非辐射复合缺陷是影响GaN基LED性能的重要因素。对不同LED样品老化1600h前后的IV特性、理想因子以及量子效率、发光特性进行了测量研究，并结合非辐射复合缺陷的定量测量，分析验证了非辐射复合缺陷对LED老化性能的影响。结果表明，非辐射复合缺陷是造成GaN基LED老化过程中隧穿电流增大、IV特性偏离理想模型、理想因子增大以及光输出非线性化等现象的根本因素。在此基础上建立了非辐射复合缺陷浓度与LED老化性能之间的关系模型，提出了一种基于非辐射复合缺陷浓度及其恶化系数的GaN基LED老化性能评测方法。

对电荷耦合器件(CCD)片上放大器直流输出电压的主要影响因素进行了研究，通过对不同源漏工艺、不同栅下注入剂量工艺条件对直流输出的影响分析，指出有效沟道长度和放大管栅下注入是CCD片上放大器直流输出电压的主要影响因素。

为了优化不同波段红外读出电路的噪声性能，给出了系统的CTIA结构读出电路噪声模型，分析了积分电容与积分时间对不同成分噪声的影响，得出了在不同红外波段探测下，噪声随积分参数取值的变化曲线。该优化研究将红外传感器件的物理特性光电流大小与读出电路的噪声特性联系在了一起，阐明了对于不同红外波段的探测，在一定的制造工艺范围内，积分电容都有最优的取值，且取值与探测器的并联电容有直接的关系；输出噪声与电路结构相互的影响也是不同的，CDS结构对长波读出电路噪声性能的改善优于中波读出电路。

研究了导带不连续性对InGaAsP/InGaAs单行载流子高速光探测器(UTCPD)的3dB带宽的影响。研究结果表明，由于导带不连续性的存在，使得3dB带宽降低。导带不连续性越大，3dB带宽越低。通过增加隧穿系数、收集层厚度、收集层掺杂浓度和减小吸收层掺杂浓度可以在一定程度上消除导带不连续性带来的不利影响。研究结果还表明，增加隧穿系数、收集层厚度和减小吸收层掺杂浓度这三种方法在消除导带不连续性不利影响的同时又有各自的缺点，而适当增加收集层掺杂浓度是最为有效的一种方式。该研究结果可以为UTCPD的设计提供理论指导，特别是采用UTC结构的波导型光电二极管。

设计了一种张应变与压应变相结合的混合应变量子阱结构超辐射发光二极管，研究了TE模和TM模在器件中的模式增益，分析了影响增益偏振性的因素，在此基础上通过改变有源层量子阱的应变类型、应变量以及层数来达到高增益和偏振不敏感性。最后按设计工艺流程生长了芯片，实验结果表明，所设计的SLD芯片单管输出功率在100mA驱动电流下可达3.5mW，出射光谱FWHM约为40nm，20nm波长范围内偏振度为0.3dB，具有较理想的大功率、宽光谱、低偏振度特性。

针对红外焦平面阵列自身存在的占空比小、光能利用率低的问题，提出利用光胶技术将方形孔径球面微透镜阵列与红外焦平面集成。从理论角度分析了微透镜阵列集成的聚能效应。设计“栅线”和“十字”双对准标记，采用衍射光栅同轴对准方法实现器件的对准。经过对集成前后红外焦平面性能进行对比，发现响应率提高了近40%，探测率提高了约20%，红外焦平面的噪声从758.89μV下降到668.23μV。最终得到结论：光胶法用于两种器件的集成具有耐温性好、变形小、强度高等优点，集成后红外焦平面的探测性能显著提高，有利于探测器微小型化发展。

通过将橙色荧光染料Rubrene和蓝色荧光染料BCzVBi分别掺入NPB和DPVBi中作为发光层，制备了结构为ITO/mMTDATA(30nm)/ NPB(20nm)/NPB∶0.5wt% Rubrene(10nm)/DPVBi∶5wt% BCzVBi(15nm)/Bphen(25nm)/LiF(0.6nm)/Al的双发光层结构白色有机荧光电致发光器件。器件发光主要是Rubrene直接俘获载流子和主体材料DPVBi到客体BCzVBi的能量传递两种发光机制竞争的结果。在低压下Rubrene俘获载流子发光占主导地位，导致器件的橙光相对较强，随电压升高主客体能量传递增强，使蓝光相对强度增强。器件最大电流效率为6.5cd/A，最大亮度为16140cd/m2。亮度从1000cd/m2增加到10000cd/m2，器件的发光色坐标从(0.33, 0.37)变化到(0.30, 0.32)，始终处于白光区。

假设应变效应仅出现在势阱底部，并可用方形势垒代替。在量子力学的框架下，对双阱结构的量子阱进行了讨论，并对输出波长的应变效应进行了分析。结果表明，在应变作用下，量子阱出现了能级漂移和能级分裂。正是这种效应为人们研制高性能量子阱光学器件提供了更大的设计空间。

针对交叉多模光波导结构，基于光束传输法（Beam Propagation Method, BPM）对其传输特性进行了分析，通过对方形多模光波导模式Exp,q的分析发现，对于相同的模式序数p，随着传输模式阶数q的增加，交叉光波导的传输特性基本保持不变；随着模式序数p的增加，小的交叉角度更易引起交叉光波导的相互干扰。

利用基色光混色的方法对三基色和四基色白光LED进行了配色研究。固定相关色温为(5500±20)K的条件下，在可见光范围内将不同峰值波长、半宽的基色光进行混色，得到显色指数和光视效能与峰值波长和半宽的关系。其中，三、四基色白光LED的显色指数最高分别达到89和96.7，对应的光视效能分别为353lm/W和340lm/W。同时，计算结果表明，增加基色光的数目后，提高了白光LED的显色性及显色稳定性。

高压LED和交流 LED都是通过串联数十颗LED来增大整体导通电压，结构上高压LED是交流LED的一种特殊形式。介绍了高压LED和交流LED的驱动电路模型，其共同点是皆有一个限流电阻与光源串联。通过调整限流电阻的阻值和改变光源所含LED个数与连接形式，分别对高压LED和交流LED的输出特性进行了测量。在两种光源所含LED数量和工作电流均相同的情况下，高压LED的发光效率和光通量要高于交流LED；并联式高压LED的发光效率低于串联式高压LED的发光效率，光通量则相反；验证了交流LED的发光效率与限流电阻无关。

为了在硅衬底上制作全光逻辑元件，实现1.5μm波长的单向透射性，设计了一种基于硅衬底的复合金属光栅，利用光子在不同方向上入射到金属光栅表面时，耦合成表面等离子体的条件不同，通过FDTD数值仿真和优化，通过对光栅结构的优化和调节复合光栅的参数，实现了在1.5μm波段单向透射，正向入射光的透射率可达39%，对应的透射对比率可达9.4。这一研究成果可以应用于全光逻辑回路和全光二极管的设计。

为了研究LED模组的散热性能，对其基板的横向和纵向散热性能进行了对比研究。首先建立加快基板横向和纵向散热性能的有限元模型，即在基板上覆盖高导热层和基板内添加高热导率热沉结构。并运用有限元（FEM）分析方法对两种基板的散热效果以及基板和LED芯片温度分布的均匀性进行了对比分析。最后，对于基板上覆盖高导热层的结构，结合实际工艺和散热性能的考虑，进一步优化了高导热层的厚度。

采用实验设计方法对超声楔形焊引线键合工艺进行实验设计，研究了超声功率、键合压力和键合时间对键合强度的影响，得到了拟合程度好的统计模型和优化后的超声楔形焊工艺参数。在最优的工艺条件下，键合质量得到了提高。

设计了一种高双折射低有效模场面积的光子晶体光纤(PCF)。利用有限元法依次研究了三层椭圆孔光子晶体光纤在纤芯中引入矩形排列的四个小椭圆孔，及其基础上再引入一个中心椭圆缺陷孔的五个小椭圆孔情况下的双折射和有效模场面积。研究表明：纤芯区域矩形排列的小椭圆孔主导了光子晶体光纤的双折射，中心椭圆缺陷空气孔中填充高折射率的材料可以获得更高的双折射和更低的有效模场面积，且波长1.55μm处光纤双折射达到了5.49×10-2，x与y偏振有效模场面积分别低至3.05μm2、2.42μm2。

采用双槽电化学腐蚀法制备了纳米多孔硅，主要研究了腐蚀时间和腐蚀电流对重掺杂p型（100）硅衬底上制备的多孔硅层有效光学厚度的影响,采用U4100光谱仪、场发射扫描电子显微镜(FESEM)技术对所制备的多孔硅光子晶体的结构和有效光学厚度进行了分析表征。研究结果表明，通过合理地选择腐蚀时间和腐蚀电流,可以比较精确地制备特定有效光学厚度的多孔硅薄膜，此方法可广泛应用于纳米多孔硅光子晶体的制备中。

以不同热处理温度下制备的ZnO籽晶层为基底，采用水热法生长ZnO纳米棒阵列，对制备得到的ZnO纳米棒阵列的相结构和微观形貌以及发光特性进行了表征，分析了籽晶层热处理温度对ZnO纳米棒阵列性能的影响机理，发现在籽晶层热处理温度为450℃时，生长得到的ZnO纳米棒阵列空间取向最优，发光性能最好。