采用溶胶-凝胶非硫化方法制备了表面平整、致密的铜锌锡硫薄膜.XRD及Raman分析表明制备的铜锌锡硫薄膜为锌黄锡矿结构.能谱分析表明所有薄膜均贫铜富锌贫硫.场发射扫描电子显微镜测得薄膜的厚度在0.7μm左右.透射光谱表明随后退火温度的提高薄膜的光学带隙从2.13eV减小到1.52eV.

报道了一种基于负电阻温度系数的多晶硅电阻电热激励/压阻检测SiO2/Si3N4/SixNy微桥谐振器的新型红外探测器.微桥谐振器吸收的红外辐射引起微桥温度升高, 激励电阻和检测电桥的阻值减小, 使得恒定激励电压作用下激励电阻的静态功率和惠斯登电桥的焦耳热增加, 等效于增加了辐射在微桥谐振器上的红外辐射.初步的实验证实了该方案的可行性.

提出了一种毫米波干涉仪二维测向解模糊算法.通过对圆形阵列阵元与参考阵元之间的测量相位差进行一次或多次虚拟变换运算, 获得虚拟阵元与参考阵元之间的无模糊相位差.无模糊相位差被用来得到粗略无模糊的波达方向估计, 此粗略无模糊的波达方向估计被用来解原阵列阵元和参考阵元的周期性相位模糊.进而获得高精度波达方向估计.仿真实验表明,所提算法在毫米波频率范围内能获得高精度的二维测向结果.

基于地面激光扫描数据, 提出了一种新的建筑物边界规则化方法, 不仅可以对建筑物整体而且可以对不同侧面进行规则化, 包括立面墙面、门和窗户等.首先对海量原始激光点云利用高效的随机采样一致性算法分割为不同的平面面片, 然后利用2D α-shapes算法提取建筑物点云数据.在此基础上, 利用本文提出的边界规则化算法产生一个规则多边形进而实现建筑物边界规则化.利用实际地面扫描数据对该算法进行验证, 表明本文方法可以针对不同密度的点云进行自适应调整, 不仅效率高, 而且可以达到非常满意的建筑边界规则化效果.该研究成果对于利用地面激光扫描数据进行建筑物三维建模具有一定的参考意义.

通过时域有限差分方法(FDTD)计算了核壳结构胶体光子晶体的光学传输特性.这一核壳结构是由低介电的Fe3O4核与高介电的TiO2壳构成的.计算结果表明, 阻带的行为受到材料介电常数和核壳比的调控.随着材料介电常数的增加, 阻带不断红移, 并且带宽不断增大.当核壳结构的整体尺寸一定时, 随着核直径的增大, 阻带不断蓝移, 并且在核壳结构直径与核直径之比为150nm∶130nm时, 带宽最大, 达到33.4%; 当核尺寸一定时, 随着核壳结构整体尺寸的增大, 阻带红移.在Fe3O4@TiO2核壳结构中, 能够出现阻带的TiO2壳层的最小厚度是3nm.

提出了一种新的近红外多用户量子密钥分发中波长交换方案, 解决了量子网络中信息交互难题; 分析了交换过程中近红外单光子束的偏振变换; 仿真了波长交换效率和泵浦光功率之间关系.仿真结果表明, 该方案可行并且高效.

基于化学溶液法制备了尖晶石结构氧化物锰钴镍氧Mn1.56Co0.96Ni0.48O4(MCNO)薄膜材料, 研究了其电学性质及红外器件的探测性能, 包括器件的响应率, 时间常数和探测率.制作了厚度为8μm的MCNO薄膜及红外热敏探测器件, 测量了材料的阻值-温度曲线.制作了基于半球形锗透镜的浸没式MCNO薄膜探测器, 具有时间常数较小(～18ms), 响应率高(～4.4×103V/W)和探测率高(～5×108cm·Hz0.5/W)的优点.

报道了InAs/GaSb二类超晶格红外探测器的瞬态光伏响应特性.通过对p-b-i-n二类超晶格探测器对皮秒脉冲激发的瞬态响应特性的分析及拟合, 获得了器件的表观少数载流子的寿命.并对不同尺寸台面结构单元器件进行测试分析, 发现少数载流子寿命随着台面面积的增大而增大, 归结为由于侧壁表面效应带来的影响.所测器件的少数载流子为空穴, 其表观寿命约为2～12ns.

对绝缘层上Si/应变Si1-xGex/Si异质结p-MOSFET电学特性进行二维数值分析, 研究了该器件的阈值电压特性、转移特性、输出特性.模拟结果表明, 随着应变Si1-xGex沟道层中的Ge组分增大, 器件的阈值电压向正方向偏移, 转移特性增强; 当偏置条件一定时, 漏源电流的增长幅度随着Ge组分的增大而减小; 器件的输出特性呈现出较为明显的扭结现象.

提出了一种用于高光谱图像目标探测的预处理方法, 目的是提高目标光谱的准确性, 进而提高有监督目标探测算法的精度.该方法将实验室或野外获取的目标光谱作为参考信号, 利用带参考信号的独立分量分析方法, 从图像中提取出与参考信号相关性最大的独立分量作为新的目标光谱.仿真和实际高光谱数据的实验结果表明, 所提出的方法能较大提高目标光谱的准确性, 从而较大提高目标探测算法的精度.

建立了槽区内加载介质的格栅慢波结构模型. 通过Borgnis函数法和场匹配法得到冷态和热态色散方程. 并推导了耦合阻抗的表达式.在稀疏电子注的假设下, 求得增益近似解的表达式.通过数值方法,求解并分析了加载介质对色散关系、基波耦合阻抗、基波相速和基波增益的影响.并指出分别在槽内加载介质和格栅对侧加载介质对高频特性的不同影响趋势.

结合国内现有的加工工艺水平, 提出自偏置条件下的反向并联二极管对电路结构.不但解决了三倍频器偏置电路加工的难题, 而且可以有效实现奇次倍频.同时, 利用HFSS和ADS软件, 以场路结合的方式准确模拟三倍频器的电特性, 考虑到寄生参数引入的影响.设计完成以后, 器件加工以及电装过程均在国内完成.测试结果表明在221GHz处, 有最大输出功率3.1mW, 在219～227GHz频率范围内输出功率均大于2mW.以上研究为今后设计高效率亚毫米波倍频器提供重要的参考价值.

数值仿真研究了双曲正割、高斯(m=1)、超高斯脉冲(m=5)形皮秒脉冲泵浦在高非线性光纤正常色散区中时频域演化特性.计算结果表明,在峰值功率、泵浦光纤参数相同的条件下,泵浦脉冲前(后)沿陡峭程度影响频谱展宽宽度,脉冲前后沿越陡峭,生成的超连续谱带宽越宽;脉冲前(后)沿的拖尾部影响展宽频谱的平坦性,脉冲前后沿拖尾越小,生成的超连续谱频带平坦度越高.泵浦脉冲中是否含有啁啾对生成的超连续谱的带宽和平坦性影响微弱.脉冲前(后)沿拖尾小或者陡峭的脉冲在高非线性光纤正常色散区可以产生带宽平坦的超连续谱.

基于2011年5次太湖水体现场测量数据, 分析富营养化水体颗粒有机碳(POC)对遥感反射比的影响, 构建了POC含量的遥感定量估算模型, 并结合MERIS遥感影像资料, 揭示了太湖水体POC浓度的时空变化特征.结果表明, 太湖水体中的POC对560～709nm波段范围内的遥感反射比影响显著; 基于海洋水环境特征构建的POC浓度遥感估算模型不适于太湖水体; 通过分析富营养化水体的光学特性以及POC对遥感反射比的影响, 发现MERIS传感器红(620nm)、近红外(709nm)波段遥感反射比的比值与POC浓度具有较好的相关关系(R2=0.75, n=132, RMSE=33.27%, P<0.05), 适于太湖水体POC浓度的遥感估算.

利用FY-2E静止气象卫星可见光近红外和FY-3B极轨气象卫星微波资料, 结合地面观测资料, 基于陆表能量平衡算法(Surface Energy Balance System, SEBS), 反演了藏北高原地表净辐射、土壤热通量、感热及潜热通量的空间日变化过程.利用那曲高寒气候环境观测站观测资料对结果进行了有效性验证, 潜热通量的均方根误差为28.22W·m-2.此外, 还对整个藏北高原夏季空间地表能量分量的条件期望进行统计分析, 探讨了该区域不同地表温度对应的有效能量分配方式的统计特征.结果表明, 区域总体蒸散发量介于2.0～4.0mm之间.

制备了一种新型的具有高调制带宽的1053nm超辐射发光二极管(SLD).利用光荧光(PL)测试分析了不同温度、不同生长速率对SLD芯片外延材料质量的影响, 优化了InGaAs/GaAs量子阱的生长温度与生长速率.分析了SLD模块的光电特性随温度与注入电流的变化关系.研究结果表明, SLD输出波长随温度的漂移系数为0.35nm/℃, 其输出波长随注入电流的漂移对温度并不敏感.在25℃、100mA注入电流下SLD的-3dB调制带宽达到1.7GHz, 尾纤输出功率2.5mW, 相应的光谱半宽为24nm, 光谱波纹为0.15dB.

利用准相位匹配技术和Sagnac环结构设计研制了一套高亮度、高稳定性、小型化、可移动式的一体化纠缠源系统.此纠缠源基于周期极化磷酸钛氧钾(PPKTP)晶体参量下转换过程, 亮度达到了13.8Mcps, 偏振对比度好于98%, 纠缠度达到0.9357, 温度变化和机械振动测试引起的计数率抖动小于5%.此系统成功地应用到了外场百公里量子纠缠分发和连续长时间关联速度下限测量试验中, 从而为进一步实现空间纠缠源载荷提供了良好的试验技术基础.

对W波段带状注五间隙耦合腔的高频结构进行了设计与分析, 以一个五间隙耦合腔作为输入腔, 一个五间隙耦合腔作为输出腔, 构成了W波段SBEIK的注波互作用系统, 利用CST粒子工作室对整个注波互作用系统进行了三维计算模拟, 并用Magic 3D对注波互作用计算进行了验证, 结果表明两种PIC软件的计算结果基本一致.该SBEIK在电子注电压为75kV、电流为4A条件下, 仅用两个腔体在W波段实现了高于24dB的增益, 为下一步高增益、高效率、小型化、紧凑型SBEIK 的设计奠定了坚实的基础.

综合利用高光谱图像的光谱信息和空间信息, 提出了一种新的混合噪声评估方法.首先通过滤波算法进行图像中均匀图像块的自动选取; 然后利用多元线性回归模型, 将均匀图像块内像素点的信号值和噪声值进行分离, 并实现了图像中加性、乘性噪声的粗评估; 最后根据噪声模型构建似然函数, 利用最大似然估计法求解噪声模型参数.通过仿真图像和真实高光谱图像进行实验, 验证了该方法的准确性和鲁棒性.

通过对地球科学激光测高系统(Geoscience Laser Altimeter System, GLAS)波形数据进行高斯分解, 提取精确的波形特征信息, 计算出GLAS波形数据激光穿透指数(LPI), 基于LPI提出GLAS数据反演叶面积指数(LAI)的新方法, 建立了GLAS数据反演森林LAI的模型(R2=0.84, RMSE=0.64), 并用留一交叉验证法(LOOCV)对反演模型的可靠性进行了验证, 结果表明, 该模型没有过度拟合, 具有很好的泛化能力, 最后通过人工神经网络融合GLAS与TM(Thematic Mapper,专题制图仪)遥感数据实现区域尺度森林LAI反演, 用25个实测LAI对反演精度进行了验证, 研究表明反演LAI与实测值较为接近, 精度较高(R2=0.76, RMSE=0.69), 为生态环境研究提供精确的输入参数, 为GLAS数据大区域高精度LAI反演提供新的方法和思路.

光学遥感的邻近效应可以看作大气点扩散函数(PSF)和地表辐射场的卷积, 通过逆向蒙特卡罗法模拟大气PSF, 利用辐射传输模型MODTRAN计算地表辐射场, 获得遥感器入瞳处的辐亮度值.开展不同对比度目标背景物在典型条件下的邻近效应模拟与分析, 结果显示: 目标和背景的反射率分布对邻近效应影响很大, 背景反射率越大, 邻近效应占总辐射的比例越高; 暗目标在亮背景下的邻近效应明显大于亮目标在暗背景下的邻近效应; 固定成像高度和区域, 空间分辨率越高, 邻近效应越明显; 地面气象视距对邻近效应的影响非常显著, 气象视距增大, 邻近效应减弱; 太阳天顶角增大, 邻近效应减弱.模拟结果为高分辨率光学遥感成像系统高精度建模和邻近效应校正算法研究提供了依据.