从遥感图像中提取感兴趣的目标是遥感和地学领域的一个重要任务.先前的研究主要集中于目标提取的精度，而很少关注目标提取的效率.因此，作者提出一个基于偏微分方程的框架来进行半自动多类目标提取.首先，作者对水平集方法，非线性扩散，以及活动轮廓之间的数学关系进行了深入的探究.从探究的结果作者发现基于边缘和基于区域的偏微分方程在目标提取中同等重要，因此作者把它们概括成一个统一的框架.接着，为了使计算更加高效，作者用尺度空间滤波替换传统的曲率归一项.最后，作者通过一系列实验证明了该方法的有效性.

报道了用于超高速数字集成电路的0.5 μm发射级线宽的InP/InGaAs DBHT器件，及其100 GHz的静态分频器，其工作频率达到国内领先.并详细分析了器件CB结电容对影响高速数字应用的影响，其中Ccb/Ic达到0.4 ps/V，揭示其静态分频器具有工作在150 GHz以上的潜力.

设计并研究了一种周期性多层金属/介质层结构以获得太赫兹频段的阻带滤波器.通过利用极化综合效应实现了一个大带宽的阻带.这一阻带滤波器的带宽可以通过调制银层的电磁耦合作用进行调节.同时还研究了金属层的数量、晶格常数和介质层的介电常数对阻带滤波器的中心频率和带宽的影响.通过合理调配这些因素可以调制中心频率蓝移和带宽增大.通过耦合作用调制带宽的方法可为设计大带宽阻带滤波器提供好的思路.

通过2维数值模拟对HgCdTe nBn红外探测器的光电性质进行了研究.理论计算了nBn结构中各层的参数的变化(包含厚度的变化、掺杂浓度的变化以及组分)对器件性能的影响规律.通过优化上述器件结构参数，理论上获得了最优化结构的HgCdTe nBn器件，为获得高性能MBE外延HgCdTe nBn红外探测器提供重要参考.

介绍了我们基于InP衬底采用无锑材料体系开展的2~3 μm波段激光器及光电探测器方面的持续探索，包括采用赝配三角形量子阱方案的2~2.5 μm波段I型InGaAs多量子阱激光器、采用虚拟衬底异变方案的2.5~3 μm波段I型InAs多量子阱激光器、以及截止波长大于1.7 μm的高In组分InGaAs光电探测器等，这些器件结构均采用GSMBE方法生长，其中2.5 μm以下波长的激光器已实现了高于室温的CW激射并获实际应用，2.9 μm波长的激光器也在热电制冷温度下实现了脉冲激射，含超晶格电子阻挡势垒层的截止波长2.6 μm InGaAs光电探测器暗电流显著减小，此类光电探测器材料已用于航天遥感焦平面组件的研制.

波长上转换红外探测器在实现大面阵、低暗电流红外探测方面具有很大的发展潜力.短波长光子的发光效率是影响上转换器件效率的重要因素.设计、制作了具有不同发光阱个数的波长上转换红外探测器件，结合器件的红外响应和仿真计算，分析了发光阱个数对波长上转换效率的影响规律.研究结果表明，选择单个发光阱，有利于提高器件的发光效率，从而提高波长上转换效率.

采用磁控溅射法制备了厚度为6.5 μm的Mn1.95Co0.77Ni0.28O4组分的薄膜材料，把材料分别在400℃，500℃，600℃，700℃，800℃下进行后退火处理.结果表明，室温下的负电阻温度系数α295值随退火温度增加先增大后减小，而电阻率ρ295则是随退火温度增加逐渐减小的；在相同频率下，500℃退火样品的归一化噪声谱密度 (SV·VR/V2) 最小，700℃退火样品的归一化噪声谱密度最大.退火温度越高会造成越多的晶体缺陷，从而降低有效导热系数、增大时间常数τ和器件噪声.

红外探测器组件作为目标探测和成像系统的核心器件，其空间分辨能力直接影响着探测系统的成像质量.评估探测器组件空间分辨能力时，常使用调制传递函数(MTF)，而不同的探测器组件结构与其 MTF直接相关.介绍了一套弥散斑直径为30 μm的红外小光点测试系统，采用扫描狭缝法测试不同结构红外探测器组件的MTF.测试结果表明叠层电极结构侧面存在的光响应会导致线扩散函数(LSF)展宽和次峰等现象，从而造成探测器组件MTF下降，同时0.17 mm和0.30 mm两种芯片和滤光片间距对于探测器组件MTF的影响甚微，该结果为红外探测器组件杂光抑制设计提供了参考.

太赫兹波成像作为可见光和微波成像等的拓展，在半导体材料表征、生物组织诊断、无损检测和安检等领域表现出许多独特的优点，得到了越来越广泛的关注.传统太赫兹波成像受长波长对应的衍射极限的限制，分辨率较低.而太赫兹波近场成像是目前突破该限制，获得亚微米甚至是纳米量级高分辨图像的研究热点之一.首先介绍了近场机制与成像的基本原理；其次总结了太赫兹波近场成像的几种常用方法及其对应研究进展和当前存在的问题，包括孔径型、针尖型、亚波长太赫兹源型和微纳结构调控型等；最后探讨了该方向的发展趋势.

红外焦平面成像技术是一种通过摄取景物热辐射分布，并将其转换为人眼可见图像的技术，广泛应用于侦察、制导、空间探测等方面.针对红外制导小体积、快速启动的应用要求，设计了快速启动红外焦平面成像制导系统.对应用于系统的折反式红外镜头、快速启动型红外焦平面探测器、低噪声成像电路等进行了设计,设计结果满足制导条件下的红外成像要求.

结合FY-3C微波温度计地面真空试验数据呈现出的高次特性，理论分析按照马克劳林展开的二极管方程呈现的高次项，分析FY-3C微波温度计在轨辐射非线性特性，设计了两点线性定标修正+三次方程非线性建模订正方法，对温度计的非线性特性偏差进行良好的校正和定标，该方法能够很好的对仪器高次曲线进行良好标定，结果采用O-B和与ATMS进行交叉比对方法进行验证，定标精度比使用国外常规U参数订正方法提高最高达4 K，显著提高全球大气三维温度产品性能.

利用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备了镍铈共掺杂铁酸铋Bi0.9Ce0.1Fe1-xNixO3(xBCFNO, x=0, 0.03, 0.05, 0.07)薄膜.X-射线衍射(XRD) 测试表明所有样品的晶体结构都为四方钙钛矿铁酸铋BiFeO3 结构.由于Ce和Ni共掺杂，XRD显示，峰位置发生偏移.主峰(012/110)峰值在Ni含量x=0.05时峰值最大.扫描电子显微镜(SEM)测试也显示x=0.05时晶粒最大，结晶度最好.光学透射测试显示xBCFNO 薄膜x=0.03时的光学禁带宽度最小，为2.14 eV.铁磁测试结果表明镍铈共掺杂可以进一步提高铁酸铋的室温铁磁性.

桥面多层膜系残余应力匹配是消除太赫兹微测辐射热计微桥结构形变的重要手段.仿真建立了像元尺寸为35 μm×35 μm微桥单元有限元模型.基于实验设计(DOE)正交法，采用IntelliSuite软件进行应力仿真，获得支撑层、钝化层、电极层、热敏层、吸收层应力分别为+200 Mpa、+200 Mpa、+200 Mpa、0 Mpa、-400 Mpa的最佳应力组合，最小微桥单元形变(0.0385 μm).通过各膜层残余应力控制，制备出基于该优化微桥单元结构的320×240太赫兹焦平面阵列，获得与仿真结果相符的极小形变微桥.

叶面积指数(LAI)是衡量湿地生态系统健康状况的重要指标.根据鄱阳湖湿地植被生长密集、LAI动态范围大的特点，针对雷达数据的复杂散射机制，利用Freeman-Durden极化分解技术，定义了一种雷达植被指数，并考虑光学植被指数的饱和性，尝试将光学植被指数和雷达植被指数相结合，构建融合植被指数来估算植被LAI.通过实测数据和理论模型模拟数据与LAI的相关性分析，表明融合植被指数能有效地提高与LAI的相关性.利用融合植被指数、光学植被指数、雷达植被指数与LAI构建最佳拟合模型得出：光学微波融合植被指数能更准确地估算鄱阳湖湿地植被LAI.

为了满足定量遥感对红外探测仪器定标精度监测的需求，采用风云三号气象卫星红外分光计(IRAS)与国际基准红外高光谱探测仪器进行交叉比对的方法，建立了FY-3C气象卫星红外分光计与高光谱仪器IASI的在轨交叉定标精度监测系统.通过对2014年一年的IRAS观测数据的定标精度监测和分析，结果显示，IRAS与IASI的相关系数均在0.98以上，通道1和18的定标偏差最大，分别为-3.7 K和2.1 K，通道9和16也有超过1K的偏差，其他通道的平均偏差均在1 K以内.地表观测通道8、9、18、19、20由于受卫星观测时空变化频繁的影响偏差标准差较大，在1.5～3 K左右，其他通道观测误差稳定性较好，均在1.5 K以内.通道2、3、4，10～13的定标偏差随目标亮温变化趋势不明显，通道14～20定标偏差随目标亮温变化趋势最强，最低和最高目标亮温对应的定标偏差之间的差别最大可达到5 K.定标偏差的时间序列分析表明大部分通道的定标偏差在一年的时间内保持稳定，变化幅度不超过0.3 K；通道15、19、20的定标偏差变化幅度约为1 K，通道1、14、16、17、18定标偏差一年的变化范围达到2～4 K.总之，在轨交叉定标精度监测系统为实时监测定标精度的变化提供了有效工具，为诊断仪器性能和改进定标方案提供了参考依据.

提出了一种具有中心缺陷孔的新型非对称椭圆光子晶体光纤，采用全矢量有限元法研究了其双折射、色散和非线性等特性。通过改变第一层椭圆孔的角度，加强了结构的双折射性能，同时还能改善结构的色散表现。分析计算结果得出，设计合适的结构参数可在波长1.55 μm处获得3.05×10-2的高双折射，同时在X和Y偏振方向获得较高非线性系数。此外，在保持高双折射的同时，此PCF也可获得1 000~1 550 nm近550 nm的负色散平坦区。该新型近红外波段的高双折射高非线性负平坦色散的光子晶体光纤在偏振控制、非线性光学及光纤通信等领域具有广泛的应用前景。

采用复变函数法和镜像法，研究了功能梯度板条结构中含圆柱亚表面夹杂的热波散射问题.基于双曲型热传导方程，求解了含圆柱亚表面夹杂板条中热波散射与温度场，并给出了温度场的一般解.温度波由调制光束在材料表面激发，板条上下表面的热边界条件为表面温度等于环境温度.分析了夹杂的几何参数和热物性参数对板条左表面温度的影响，如板条的宽度和非均匀参数对板条表面温度的影响.可望为功能梯度材料的红外热波无损检测提供计算方法和参考数据.

可调谐激光器的调制线性度和调制范围是限制调频连续波激光测距测量分辨率的主要因素.利用单个调制范围较小的可调谐激光器对单个目标进行调频连续波激光测距时，对目标进行多次测量，再将经过等光频间隔采样的信号进行信号融合可以达到提高测量分辨率的目的.该方法可以有效降低调频连续波激光测距对激光器调制范围的要求，且容易实现、系统组成简单，有利于将调频连续波激光测距引入工业大尺寸测量、空间技术、测绘等领域.

毫米波通信系统因为带宽宽和易于小型化的特点被广泛应用于卫星通信中，基于提高多载波卫星毫米波通信系统容量的链路支持性优化面临诸多性能指标权衡的难题，如：降低上行EIRP需求，提高转发器功率利用率，增强链路稳健性等，将多目标优化思想引入到毫米波卫星通信系统的支持性优化模型，提出一种约束多目标免疫算法(Constrained Nondominated Neighbor Immune Algorithm，C-NNIA)，并进行了相应的建模、仿真和优化.表明该算法可获得优于传统直接求解(Direct Search，DS)算法和基于单目标可变邻域搜索(Variable Neighbourhood Search，VNS)算法的Pareto最优解，且算法具有更好的约束处理能力、多样性保持能力以及快速收敛特性.最后，通过对最优解集的设计变量以及性能度量参数的统计和分析，获得了具有指导性的设计参考.

针对94/220 GHz双频雷达的数据处理，分析了不同形状冰晶对这两个波段的单散射特性及衰减特性，探讨了单形状冰云及具体冰云模型的回波特性，结果表明： 1)当冰晶较大时，冰晶的后向散射及衰减对冰晶形状较敏感，相同最大尺度下，六角形冰晶后向散射及衰减最大、子弹花次之、雪花最小；2)单形状冰晶云的雷达反射率因子对冰晶形状、冰水含量、滴谱的中值尺度较敏感，同样滴谱条件下，220 GHz的衰减系数约是94 GHz的5~25倍；3)具体冰云模型的雷达反射率因子随粒子浓度、冰水含量、中值尺度增加而增加，对粒子谱的形状参数敏感性较低.