系统研究了快速热退火对锌扩散的In_0.53Ga_0.47As/InP PIN探测器的影响。利用电化学电容电压和二次离子质谱技术分析了退火前后Zn和净受主的浓度分布，结果表明退火过程会影响杂质浓度，但不影响扩散深度。制备了不同退火条件的In_0.53Ga_0.47As/InP PIN探测器。器件测试反映，未退火的探测器在260~300K具有更低的器件电容和更高的激活能。通过暗电流成分拟合对器件暗电流机制进行分析，未退火器件表现出更低的肖克利-里德-霍尔产生复合电流和扩散电流，因而室温下未退火器件具有更高的峰值探测率。为了制备高性能低掺杂吸收层结构的平面型InGaAs探测器，快速热退火是不必要的工艺。

采用磁控溅射法在蓝宝石衬底上制备了结晶良好的Mg₂Si多晶薄膜，研究了退火温度（375~475 ^oC）对薄膜晶体结构、表面形貌、拉曼光谱和光学性质的影响。X射线衍射（XRD）结果表明，当退火温度为400 ^oC时Mg₂Si (220) 衍射峰强度最强，样品结晶质量最好，未见明显可观测的MgO相。扫描电镜（SEM）结果表明，所有样品表面均呈现清晰可见的规则六边形，且退火温度对形貌影响较小。拉曼光谱结果显示所有样品均呈现出Mg₂Si薄膜的特征峰（256 cm^-1附近的F_2g振动模），同时出现345 cm^-1附近的F_1u (LO)声子模，表明生成样品均为结晶良好的Mg₂Si薄膜。对薄膜光学性质的研究结果表明，随着退火温度升高，样品光学带隙先增大后减小。

石墨烯具有优异的光、电、热以及力学性质，而悬空石墨烯避免了衬底带来的褶皱、载流子散射和掺杂等影响因素，可以充分展现石墨烯的本征物理特性，因此在高性能石墨烯微电子和光电子器件研究中具有重要意义。然而，目前悬空石墨烯器件还存在着制备方法复杂、成品率低、性能不稳定等挑战。文中提出了一种利用六方氮化硼吸附石墨烯，将其定点转移到金属电极，制备悬空石墨烯焦耳热红外辐射器件的新方法。六方氮化硼对悬空石墨烯具有良好的支撑悬挂作用，有效提高了悬空石墨烯的力学稳定性，避免了坍塌、断裂等失效情况。真空热退火处理后悬空石墨烯的电阻降低到退火处理前的约六分之一，载流子迁移率比退火前提高了约18倍。当偏置电压为8 V时，拉曼光谱测试发现石墨烯温度为836 K，器件在955 nm波长处表现出强烈的红外辐射信号。

为解决靶场高速相机在野外大视场测量中标定的问题，提出基于机载标识目标的标定方法，采用机载精确定位标识目标来获取已知点集，并采用基于模拟退火麻雀搜索的方法解算高速相机内外参数。设计易于远距离辨识的机载标识目标，采用事后动态差分进行精确定位，并通过位置修正实现标识目标空间位置精确测量；研究基于模拟退火麻雀搜索标定法，实现高速相机内外参数解算，完成标定。在所设计的验证实验中，所提方法对高速相机内外参数解算的重投影误差为0.43 pixel，交会误差均值为2.5 cm，标定效果和交会精度优于Tsai两步标定法，提高了高速相机远距离标定精度和交会测量精度，解决了对空测量时高速相机的标定问题。

为了实现太阳光直接泵浦板条高功率激光器，对均匀线形高功率密度泵浦源进行研究。本文提出由一级聚光系统与7个共焦点椭球叠加形成二级聚光系统（复合椭球腔），组合实现高功率密度均匀线光源的设计方法。每个椭球可对圆形第一焦斑进行等辐射通量分割，镜像成像特点使得峰值功率密度未明显下降，分解后镜像光斑在第二焦点处形成均匀线光源。通过坐标变化给出等辐射通量数学模型，利用退火算法求解出每个椭球旋转平移参量。由半径为30 mm，焦距为70 mm菲涅尔透镜和a=3.4 mm，c=3.15 mm单椭球腔组成一级系统，附带二级复合椭球腔聚光系统，可实现有效长度为12 mm，峰值功率密度为1.09×10⁶ W/m²，均匀度为95.46%线光源。对比每个椭球参量对均匀度贡献，中间椭球旋转参量θ为1.4°，均匀度改善明显，边缘椭球参量Δ改变对线光源有效长度影响显著，其最佳值为0.53 mm。

利用傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 技术能够对有机物的成分及含量进行快速无损测量。作为重要的有机化工原料, 乙烯在塑料、醇类和纤维等大宗化学品的制造中有着广泛的应用, 但同时由于其易挥发性, 乙烯对环境和人体有着潜在的危害。为提高FTIR技术检测乙烯浓度模型的精度, 综合迭代保留信息变量法 (IRIV) 和模拟退火算法 (SA) 的优点, 提出了改进的IRIV-SA红外光谱波数优选算法。该方法在IRIV算法稳定选取大量光谱特征波数的基础上, 利用SA进一步筛选少量有效特征波数, 从而降低模型复杂度, 提高有机物光谱检测精度。实验首先利用IRIV-SA对乙烯红外光谱的浓度进行波数选取, 最终获取的特征波数由全光谱的271个变量降低至 5 个变量, 再利用特征波数进行建模, 结果表明其验证集相关系数、均方根误差为0.9989和0.3943, 预测集相关系数、均方根误差为0.9978和0.6652, 较全光谱建模精度有大幅提高。为进一步验证该算法的有效性, 同时建立IRIV、SA、CARS (自适应重加权采样算法)、SPA (连续投影算法) 以及IRIV-CARS、IRIV-SPA波数选取模型对相同数据集进行对比实验, 比对结果表明IRIV-SA算法优于上述 6 种波数选取方法, 是一种更有效的特征波数优选方法。

采用先低温O₂气氛退火，后高温N₂气氛退火的两步退火法工艺，探究了两步退火法对化学浴沉积（CBD）制备的多晶硫化铅（PbS）薄膜光电性能的影响。结果表明，相比于一步退火法，两步退火法所得的PbS薄膜具有较大的晶粒尺寸、较少的晶界和良好的光电性能。在两步退火法中，当第二步退火时间为80 min时，PbS薄膜的响应度为2.33 A·W^-1，比探测率为1.18×10¹⁰ cm·H^1/2·W^-1，与一步退火法相比分别提高了259%和236%，即两步退火法可以在传统一步退火法的基础上进一步提高PbS红外光电探测器的性能。