基于能带理论和分布布拉格反射镜(DBR)的工作原理, 分析了垂直腔面发射激光器(VCSEL)中DBR串联电阻较大的原因。采用组分渐变降低DBR结构中异质结界面处势垒, 优化DBR的各层掺杂浓度, 通过调控费米能级进一步降低DBR中的异质结势垒, 从而有效降低DBR串联电阻。实验采用Al0.22Ga0.78As/Al0.9Ga0.1As作为生长DBR的两种材料, 设计了DBR各层厚度, 研究了AlGaAs材料的最佳生长温度, 利用MOCVD外延技术完成了795nm VCSEL突变DBR与渐变DBR的生长。经过工艺制备, 测得突变DBR和渐变DBR的电阻分别为6.6和5.3Ω, 优化生长后的DBR电阻得到有效降低。

We proposed a graphene based active plasmonic device by the introduction of graphene-MoS₂ heterostructures. The device was composed of a monolayer MoS₂ layer between the silicon substrate and periodically arranged graphene nanoribbon arrays. The finite-difference time domain (FDTD) method was used to analyze and compare the changes of the surface plasmon resonant wavelength and modulation depth (MD) in the two cases with and without MoS₂. It was found that all the parameters of the width, period and Fermi level of the graphene nanoribbons affect the surface plasmon resonant wavelength of the plasmonic device. The introduction of the monolayer MoS₂ can produce a redshift about 3 μm of the surface plasmon resonant wavelength, while the MD is basically unchanged. The redshift of the graphene surface plasmon resonant wavelength will provide application prospects for new active graphene plasmonic devices.

采用双靶共溅射的方法制备了光电性能较好的掺Al氧化锌(AZO)薄膜,利用X射线衍射仪、霍尔测试仪、SEM等多种技术手段研究了不同的Al溅射功率和快速退火条件对AZO薄膜的影响,发现AZO薄膜在Al溅射功率为15W、退火温度为400℃时性能最佳。当Al溅射功率为15W时,其电阻率最低为6.552×10-4Ω·cm,可见光波段(400~700nm)平均透过率超过92%。随着Al溅射功率的增大,可见光波段的透过率逐渐减小,红外波段(2.5~20μm)的透过率逐渐增大,最大为40%。

为了减少多个星敏感器地面热漂移标定时受到不同安装平台的位置误差影响,采取一种多星敏感器地面热漂移标定位置误差检测方法, 进行了理论分析和实验验证, 取得了-25℃~60℃真空状态下系统中基准方棱镜变形的位置偏移量数据, 并进行了标定位置误差精度分析。结果表明, 多星敏感器位置绕各轴产生的最大偏移量分别为-39.341″/℃,-0.060″/℃,-24.137″/℃, 通过建立误差检测模型对位置误差进行计算, 将其从姿态测量结果的偏移量中剔除后获得更准确的星敏感器姿态测量四元数, 剔除位置误差后的系统精度至少提高了11%。该研究在提高星敏感器热漂移标定精度方面具有很好的应用前景。

首先采用有限元法数值计算了铜膜内的电子温度和晶格温度分布变化, 揭示了铜膜内电子非平衡热输运时间随飞秒激光光束参量的变化情况。仿真结果表明, 铜膜内的电子非平衡热输运时间会随着泵浦光束数量及脉冲能量密度的增加而增加, 并且使用三束飞秒泵浦激光作用时, 电子非平衡热输运时间比单脉冲作用时的电子非平衡热输运时间增加了3倍。其次使用三束飞秒激光泵浦的泵浦-探测实验系统进行验证。实验结果表明: 通过用具有一定延时的三束飞秒泵浦激光作用铜膜时, 铜膜表面的瞬态反射率出现三次突变, 使电子非平衡热输运时间得到极大延长, 从而大幅度消除激光加工热障, 并提高加工的质量、精度和效率。

设计了一款适用于手机的虹膜识别镜头, 该镜头包含3片塑胶非球面透镜, 焦平面阵列探测器中互补金属氧化物半导体(CMOS) 芯片的像素大小为1.12 μm。所设计镜头的F数为2.0、全视场角为32.6°、总长为4.0 mm。最佳工作距离为320 mm时, 在1/2奈奎斯特频率处各视场的调制传递函数(MTF)大于0.45, 光学畸变在1.2%以内, 相对照度大于87%。该光学系统结构简单、体积小、像质优良。

搭建采用光纤锥近场激发银纳米线表面等离子体激元的光路，并在氧化铟锡(ITO)衬底上实现银纳米线表面等离子体激元突破衍射极限在亚波长领域的光波导。通过R 轴旋转平移台，改变光纤锥与银纳米线平行方向上的角度，研究在ITO 衬底上银纳米线表面等离子体激元在不同激发角度下的耦合效率。实验上获得不同角度下银纳米线光波导的电荷耦合元件(CCD)数码信息图，并采用Adobe Photoshop灰度直方图的方法，在100 pixel×100 pixel质量下计算入射光强以及出射光强，进而计算银纳米线的耦合效率。结果表明，在不同的激发角度下，银纳米线在ITO 衬底上的耦合效率与激发角度相关，两者平行时耦合效率最高，垂直时耦合效率最低。

采用时域有限差分法(FDTD)对硅基太阳能电池表面抛物锥阵列微结构的反射特性进行研究，分析了抛物锥阵列的高度、底面占空比、周期等参数对其抗反射性能的影响。研究表明，反射率随底面占空比、高度的增大而减小。在锥高600 nm 且抛物锥底面直径等于周期的情况下，锥底面直径分别取128，160，213，256，320 nm 时，微结构在硅的响应光谱300~1200 nm 内均能获得低于3%的反射率；在此基础上提出一种大、小抛物锥相切排列的新型复合结构，将硅的响应光谱波段内的反射率进一步降低至1%以下，为硅基太阳能电池抗反射表面的设计提供了一种新的思路。