InP基InGaAs/InP雪崩光电二极管（APD）对近红外光具有高敏感度，使其成为微弱信号和单光子探测的理想光电器件。然而随着先进器件结构越来越复杂，厚度尺寸从量子点到几微米不等，性能越来越受材料中晶格缺陷的影响和工艺条件的制约。采用固态源分子束外延（MBE）技术分别在As和P气氛保护下对InP衬底进行脱氧处理并外延生长晶格匹配的In0.53Ga0.47As薄膜和APD结构材料。实验结果表明，As脱氧在MBE材料质量方面比P脱氧具有明显的优势，可获得陡直明锐的异质结界面，降低载流子浓度，提高霍尔迁移率，延长少子寿命，并抑制器件中点缺陷或杂质缺陷引起的暗电流。因此，As脱氧可以有效提高MBE材料的质量，这项工作优化了InP衬底InGaAs/InP外延生长参数和器件制造条件。

我们描述了一种高性能平面InGaAsP/InP单光子雪崩二极管（SPAD），该二极管具有单独的吸收、分级、电荷和倍增（SAGCM）异质结构。通过电场调节和缺陷控制，SPAD在293 K的门控模式下工作，光子探测效率（PDE）为70%，暗计数率（DCR）为14.93 kHz，后脉冲概率（APP）为0.89%。此外，在死区时间为200 ns的主动淬灭模式下工作时，室温下实现了12.49%的PDE和72.29 kHz的DCR。

低维材料嵌入微腔已经广泛应用于纳米激光器和探测器等。为了实现增益材料和光学微腔之间的有效耦合，需要深入研究嵌埋材料对腔共振模式的影响。本文主要讨论了嵌埋材料的厚度、位置、腔层厚度以及分布式布拉格反射镜的对数对腔供着模式的影响。结果表明，腔共振模式随嵌埋材料位置的不同呈现周期性变化并且在λ/2光程周期内存在最大峰位移。最大峰位移随腔层厚度增加而减小，但与嵌埋材料的厚度成正比。分布式布拉格反射镜的对数不影响腔共振模式。这些结果为光学器件的设计和实验现象的分析提供了指导，并且可以应用于不同波长分布式布拉格反射腔结构。

二维材料中的新量子态对凝聚态物理和现代光电器件的发展具有重要意义。然而具有宽带、室温和快速响应能力的太赫兹光电探测技术，由于缺乏暗电流和光吸收之间的最佳平衡，仍然面临着巨大的挑战。在这项研究中，作者合成了新型拓扑绝缘体材料GeBi₄Te₇，并搭建了其与Bi₂Te₃的范德华异质结，以实现高灵敏度的太赫兹光电探测器。在平面金属-材料-金属结构中实现了在室温下将低光子能量太赫兹波段直接转化为光电流。结果表明，基于Bi₂Te₃-GeBi₄Te₇的太赫兹光电探测器能够实现0.02 ~0.54 THz的宽谱探测，且具有很高的光响应率（在 0.112、0.27、0.5 THz下分别为 592 V?W^-1、203 V?W^-1、40 V?W^-1），响应时间小于6 μs。值得注意的是，它被用于高频太赫兹的成像应用演示。这些结果为Bi₂Te₃-GeBi₄Te₇拓扑绝缘体异质结材料的低能量光电应用开辟了可行性途径。

人工微结构超表面近年来在偏振调控与色散调控领域都取得了诸多进展，然而传统方法计算超表面结构对椭圆偏振态的调控效果需要对每一个数据求解方程，因此实现任意偏振的消色差调控依然在复杂度上是一个挑战。一种基于坐标变换的正向计算方法用以快速计算超表面单元对任意偏振态的调控效果被提出，利用纯硅体系下的椭圆柱结构作为调控单元设计了工作在中红外波段的对椭圆偏振态调控的消色差聚焦超表面透镜。结果表明，此种方法与设计在极大简化计算流程的情况下，能够有效实现对椭圆偏振态的操控。相比于之前所报道的基于圆偏振或无偏振依赖的设计，该方法进一步拓展了超表面色散调控的应用范围，具有广阔的应用前景。

We demonstrate an ultra-compact short-wave infrared (SWIR) multispectral detector chip by monolithically integrating the narrowband Fabry–Perot microcavities array with the InGaAs detector focal plane array. A 16-channel SWIR multispectral detector has been fabricated for demonstration. Sixteen different narrowband response spectra are acquired on a 64×64 pixels detector chip by four times combinatorial etching processes. The peak of the response spectra varies from 1450 to 1666 nm with full width at half-maximum of 24 nm on average. The size of the SWIR multispectral detection system is remarkably reduced to a 2 mm² detector chip.

测量了金属腔量子阱红外探测器在斜入射条件下的光电流谱，斜入射条件分为入射面垂直于器件长轴和平行于器件长轴两种情形。从实验和理论上研究了金属腔共振模对入射角度的依赖性。实验结果表明：入射面垂直于器件长轴时，腔模共振波长不随入射角度变化；入射面平行于器件长轴时，腔模共振波长随入射角度变大而向短波移动。测试结果和推导出的共振波长与入射角度的关系式所计算的结果符合的很好。同时也对比、分析了Fabry-Pérot滤光器和等离激元滤光器的透射峰值波长与入射角度的关系，结果表明金属腔量子阱红外探测器具有相对较好的角度稳健性，并且利用三维金属腔的限制作用有望开发出响应波长对入射角度完全不敏感的量子阱红外探测器。