摘要：氮化铌(NbN)纳米线是超导纳米线单光子探测器(SNSPD)常用的光敏材料,其光学性质是影响SNSPD性能的关键因素.本文结合实验数据和仿真结果,系统研究了多种NbN超导纳米线探测器器件结构的光学特性,表征了以下四种器件结构下的反射光谱以及透射光谱:1)双面热氧化硅衬底背面对光结构;2)双面SiN硅衬底背面对光结构;3)硅衬底上以金层+SiN缓冲层为反射镜的正面对光结构;4)以分布式布拉格反射镜(DBR)为衬底的正面对光结构.并在上述四种器件结构基础上,生长了不同厚度的NbN薄膜,观察不同厚度NbN薄膜的吸收效率.经分析,发现在不同器件结构下的最佳NbN厚度与光吸收率的关系如下:双面热氧化硅衬底上的NbN层在1606 nm处最大吸收率为91.7%,其余结构在最佳NbN厚度条件下吸收率都能达到99%以上.其中双面SiN的硅衬底结构中最大吸收率为99.3%, Au+SiN为99.8%, DBR为99.9%.最后,将DBR器件实测结果与仿真结果进行了差异性分析.这些结果对高效率SNSPD设计与研制具有指导意义.

摘要：不同于传统的频率选择表面(FSS),最小单元频率选择表面(mFSS)的工作频率取决于其基本结构单元中金属结构的内禀电容和电感,而不是单元的结构共振频率.本文围绕用mFSS构建带通型透波材料,在分析了金属缝隙和金属线的内禀电容和电感的基础上,构建了以金属缝隙和金属线为基本单元的透波材料模型,研究了mFSS单元结构参数、等效电路参数和电波入射角对透波性能和带宽的影响,设计制备了工作在10 GHz的透波材料.研究结果表明;这种透波材料具有工作频带宽,对电磁波入射角度和极化方向不敏感等优点,在垂直入射时的-1 dB带宽达到40%,即使在大入射角(60?)下依然有很好的传输性能,-1 dB带宽接近20%.实际制备的透波材料样品的测试结果和与理论计算结果相一致.mFSS的上述特性极大扩展了透波材料的应用场合,特别适用于雷达罩和天线罩等应用.

摘要：电磁场的汇聚与增强是电磁学中一个重要的研究内容,具备场汇聚与增强特性的电磁(光学)器件在高方向性电磁天线、激光点火、光学调控等方面有着广泛的应用前景.目前,电磁场增强的途径主要有两种,一是采用构造人工电磁材料结构以实现辐射方向的控制和能量集中,其次是采用具有高介电常数或高磁导率的材料来实现电磁场增强,但是上述两种方式应用在光学波段具有一些局限性.本文基于光子晶体掺杂理论,通过介质掺杂近零媒质的方式成功实现了光场增强功能.理论分析和数值仿真计算表明所设计的结构能够显著实现场强增强,并适用于微波至光波波段,应用频谱范围很宽.作为应用探索,本文还设计了一款工作在270 nm波长的紫外光波段点火装置.上述工作为新型电磁(光学)器件的研制提供了新的思路.

摘要：该文提出了一种时变极化编码超构表面的设计方法,实现了对电磁波基波与谐波分布的非线性调控。通过加载开关二极管的方式,超构表面可在2.4 GHz频率处实现转极化与同极化反射之间的动态切换,进而通过调节时域方波调制信号的占空比和频率,可在频域内调控电磁波基波与谐波的能量分配及频率偏移。在此基础上,利用超构表面的动态电磁响应,构建了基于二进制幅度调制方式的超构表面无线通信系统,实现对传输信息的直接调制和实时传输,其中该无线通信系统的最高传输码率可达625 kbps。所有实验结果均与理论计算吻合良好。该文所提出的设计方法在下一代通信、高分辨率成像等实际应用中具有良好的发展前景。

摘要：为了提高认知无线电系统频谱分配的效率,建立了基于博弈论价格机制频谱分配系统模型,避免了价格因主系统频谱增加而降低的缺陷.该模型利用频谱政策服务器对特定区域的频谱进行统一分配,充分发挥了主系统的先动优势和次用户的后动优势.同时,根据次用户对不同频段的偏好引入差异性的概念,设计了认知无线电的静态博弈算法.该算法在深入分析频谱需求函数、次用户效用函数、主系统成本函数和主系统效用函数的基础上,以最大化主系统和次用户效用为设计目标,验证了纳什均衡点的存在性.仿真结果表明,在主系统对称和非对称2种情况下,所提算法能够有效地改善主系统的频谱利用率,提高主系统和次用户的效用.

摘要：我国大型基础设施的建设规模已多年位居世界之首,分布式光纤传感技术(DOFS)作为大型基础设施健康状态实时监测最有潜力的技术,近年来得到了迅速发展。针对DOFS在技术和应用的突破上面临的挑战,在介绍DOFS各技术基本工作原理、发展历史、现状以及典型应用原理和方案等的基础上,对其工作新机理、系统设计方案、研究发展方向等进行了阐述和讨论。

摘要：高性能的中长波单光子探测器在红外天文和军事国防领域具有重要的研究价值,也是单光子探测技术领域的研究难点.超导纳米线单光子探测器在近红外波段已经展示出优异的性能,但如何进一步提高器件的探测截止波长λ_(c)是一个受到广泛关注的话题.本文探讨了一种通过超导无序调控辅助提高λ_(c)的方法,设计并制备出工作波段为5-10μm的超导单光子探测器.理论分析表明,增大衡量无序强度的主要评价因子即薄膜方块电阻R_(s),将有利于增大λ_(c),如当纳米线宽保持在30 nm且R_(s)>380Ω/square时,可使得λ_(c)>10μm.实验测得R_(s)约为320Ω/square的Mo_(0.8)Si_(0.2)红外器件在6μm波长上可以获得完全饱和的量子效率.此外,当器件工作在0.9I_(SW)(I_(SW)为纳米线超导转变电流)的偏置电流下时,在10.2μm波长上的量子效率达到53%.

摘要：该文针对自动曝光导致的背景动态变化问题,提出一种基于相机响应模型的运动检测算法。在初始化阶段,通过基于惩罚项的能量函数设计和海量数据筛选,求解相机响应函数。在线检测阶段,首先,通过将当前帧与背景帧建模为含有异常数据的单高斯分布,使用维纳滤波实时得到当前帧与背景帧之间的曝光比;然后,在检测自动曝光发生时,通过相机响应模型得到与当前帧曝光系数一致的背景参考帧,从而消除自动曝光导致的运动错检。实验结果表明,该算法满足实时处理的要求,且相比于经典算法,能更好地消除自动曝光所致的运动错检。

摘要：超导纳米线单光子探测器(SNSPD)是综合性能最优异的新型单光子探测器之一,而传统的单像元SNSPD不具备空间分辨力,且光敏面小,光学耦合效率存在瓶颈,因此,研制大面积阵列器件是自由空间光子探测等应用的关键.然而,由于器件光敏面由大量超导纳米线组成,研发大面积的阵列SNSPD面临工艺复杂、成品率低、制备困难等问题.本文设计了一种超大面积纳米线阵列结构,利用电子束抗蚀剂氢倍半硅氧烷(HSQ)曝光后可形成氧化硅电学隔离层的特点,仅使用简化二维工艺即可完成大阵列SNSPD的制备,对多层结构的传统立体工艺实现了降维.器件经过行方向并联测量,未发现坏点,成品率高,且实现了基础的成像功能验证.此外,本设计中采用了全超导电极以减少电阻热效应,并在像元内增设了串并联电阻,从而均分偏置电流,同时能够可选地扩展阵列规模.本工作为超大型阵列SNSPD的设计与制备提供了一种思路,并有望应用于百万像素阵列SNSPD的制备,与高效读出电路结合实现兼备大视场和高灵敏度的焦平面光子探测与成像系统.

摘要：利用可重构智能表面(RIS)对电磁波反射特性的动态调控能力,构建了室内无线通信信号增强系统,可以实现室内信号弱覆盖盲区的接收端信号增强。首先,设计了具有动态可调相位特性的RIS单元,通过2个开关二极管的通断组合实现了2 bit反射相位的动态变化。然后,实验验证了RIS对出射电磁波束方向的动态调控。最后,通过上位机和现场可编程门阵列(FPGA)实现了RIS编码的智能调控,并利用RIS口径上的反射相位分布实现了出射波束的动态改变,同时结合遍历预编码的优化方法,实验证明了室内接收信号功率的增强效果。仿真分析及实验结果均表明,所设计的RIS系统能够有效动态提升室内无线信号覆盖质量,其接收信号功率平均提升8.9 dB,最大可达22 dB,有望为5G及新一代通信网络优化提供基础硬件技术支撑。