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[硕士论文] 朱东萍
化学工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:液晶应用范围很广,涉及显示、相位调制、光开关等领域。由于它兼有液体的流动性和晶体的各向异性,在光电子学发展中起着重要作用。然而,传统向列相液晶电光器件响应时间通常在毫秒甚至秒级别,因此制约了液晶电光器件的发展。液晶蓝相(Blue Phase,BP)态存在于向列相和各向同性相之间,温度区间较窄(约1~2℃),通常呈现蓝色故叫做蓝相。蓝相液晶有以下优点:(1)响应时间为亚毫秒级;(2)不需要彩色滤光片和定向层;(3)视角大,对盒厚不敏感,易于制作大显示屏。然而,蓝相液晶也存在许多问题,最主要的问题是温度范围较窄和驱动电压过高。为了提高蓝相液晶的光电性质,设计出各项参数良好的蓝相液晶器件,本文的主要研究内容如下:
  1、采用不同的液晶主体BP-001,BP-002,BP-003,BP-004及不同聚合物单体丙烯酸十二烷基酯(C12A),4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酸2-甲基-1,4-苯酯(RM257),三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)进行探索,寻求出现蓝相温域较宽的液晶配方并调配聚合物单体组成进行聚合拓宽蓝相温域,得到聚合物稳定的蓝相液晶。通过设计实验、制备液晶盒并进行电光性质的测试,发现BP-003主体的温度范围可以拓宽至30℃以上,但整体温度处于较低的温度区间。BP-004主体蓝相织构较好,温度上限达80℃,温度范围在90℃以上,达到了液晶显示的行业标准。
  2、采用不同的无机纳米材料稳定蓝相液晶并测试了其光电性质。首先钛酸钡纳米材料被加入到液晶体系中,对蓝相液晶掺杂纳米粒子进行了初步探索。由于对纳米材料进行表面修饰可以提高其在有机溶剂的分散性,然后制备了油酸修饰的氟化镧纳米粒子。通过讨论不同浓度的氟化镧对蓝相液晶光电特性的影响,结果发现含有0.8wt.%,0.4wt.%,0wt.%氟化镧的液晶器件的驱动电压在室温下分别为55V,62V,92V,与掺杂前相比降低了40%。掺杂氟化镧纳米粒子的蓝相液晶温度范围得到极大拓宽,温域在90℃以上。最后,鉴于碳纳米管极强的导电性,推测掺杂碳纳米管会使聚合物网络的导电性增加,从而增强液晶体系中的有效电场,最终会使器件的驱动电压有所降低。通过实验设计调整液晶配方,研究发现含有0.8wt.%,0.3wt.%,0wt.%碳纳米管的蓝相液晶驱动电压在室温下分别为50V,67V,90V,与掺杂前相比降低了44%。实验说明无机纳米材料可以在液晶体系中起到稳定作用。这些研究成果对选择和开发各项参数优良的蓝相材料具有引导作用。
[硕士论文] 李子轩
光学工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:液晶显示用LCD光学薄膜是应用于LCD平板显示技术背光模组中的一系列光学膜片,其应用有效的解决了原本液晶显示中背光源发出光线利用效率低下的问题,将导光板原本不到10%的利用率优化发展到如今的90%以上。随着液晶显示技术的发展,高清化、薄型化已成为当今液晶显示技术的特点,光学膜片也相应的朝着薄型化、多功能化、复合化的方向发展。本文对应用于高清超薄平板液晶显示器的多功能双层复合增亮膜展开了研究。
  (1)研究了复合膜辉度的影响因素,用实验室制膜方法制备复合增亮膜,设计对照实验,辅助以LightTools光学模拟软件,从PET基材,棱镜Pitch大小,棱镜结构的顶角角度、棱镜胶水折射率以及贴合胶层多个方面展开实验模拟,发现PET基材通过透光率来影响成膜后辉度,Pitch大小对辉度无明显影响,棱峰角度在90°时辉度最佳,胶水折射率越高辉度越高可视角越小的影响规律。
  (2)依据复合膜辉度影响规律制造DOP(Diffuser on Prism)复合膜并进行新品测试认证,对比市场现有产品,性能相当。
  (3)双层复合增亮膜在制造过程中,由于膜片贴合工艺,使得贴合后的膜片较未贴合前产生5%~10%的辉度损失。模拟研究发现贴合胶层厚度占比棱峰高度是造成辉度降低的关键,通过减薄PET基材,增大棱镜pitch,实现在膜片总厚度不变的情况下,有效减轻辉度损失进而提高中心辉度,并设计新型不等高棱镜,通过牺牲高峰峰形来保证低峰峰形完整性,从而起到减轻辉度损失的作用。
  (4)利用LightTools光学模拟软件进行新的复合结构设计模拟,模拟结构为MOP(Micro-lens on Prism),WOP(WBEF on Prism),ROP(RBEF on Prism),通过软件对新的复合形式进行建模,同时建模对比市场现有POP(Prism on Prism),DOP两种复合结构,从透光率、中心亮度、可视角度、亮度均匀性、色度不均匀性五个方面评价新型结构复合膜的显示特点。模拟发现,新型的复合结构各个显示参数均表现不俗,相较于POP结构高辉度增益低可视角以及DOP结构大可视角低辉度增益的显示特点,新型架构对显示效果的提升各方面更加均衡,同时新的结构还具有减轻wet-out光耦合不良,减轻莫尔条纹的额外光学功能。
[博士论文] 杨亮
等离子体物理 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:沿面介质阻挡放电(Surface Dielectric Barrier Discharge,SDBD)等离子体主动流动控制技术具有结构简单、无运动部件、能耗低、响应时间短及激励频带宽等优点,近年来已成为国际上等离子体动力学与空气动力学交叉领域的前沿研究热点。SDBD等离子体中的带电粒子在电场作用下加速并与中性气体分子碰撞传递动量产生“离子风”,使其具备流动控制能力。“离子风”速度大小能够决定其激励器的应用性能。但是当前SDBD等离子体激励器诱导的“离子风”速度很低,仅为几米每秒,难以达到实际应用需求。为了克服并解决这一难题,必须优化改进SDBD等离子体激励器性能,提高其电流体力(Electro-hydro-dynamic,EHD)效果,同时需进一步探究SDBD等离子体激励器在不同优化条件下的电学特性及产生的动力学性能,以便对SDBD等离子体激励器的优化改进提供正确的理论指导。基于此,本文以大气压SDBD等离子体激励器为研究对象,以提高等离子体激励器动力学性能及探究内部物理机理为目的,开展了以下工作:
  1.设计研制了四种不同裸电极结构的SDBD等离子体激励器,即分别使用平板铝箔、锋锐刀片、圆柱细丝以及稠密铜网作为SDBD等离子体激励器裸电极,系统比较了这四种不同裸电极结构(不同电极边缘形状,曲率半径、截面积及布局)等离子体激励器的电学特性及动力学性能。通过对比研究发现,带有高曲率半径及尖端形状的铜网裸电极等离子体激励器诱导产生了最大的空间气流速度及推力,而常规平板铝箔裸电极等离子体激励器诱导产生了最小的空间气流速度及推力。引起该差异的主要原因是高曲率半径及尖端形状裸电极结构激励器产生了强的正周期类辉光放电,并且在负周期放电发展过程中出现了均匀放电形态。
  2.设计了一种新型裸电极结构,该裸电极由高曲率半径多针组成,并且高度可调。该电极结构设计能够有效加强电极边缘电场强度并可通过调节高度探究等离子体空间分布对SDBD等离子体激励器动力学特性的影响。实验中测量了同一功率下SDBD等离子体激励器在不同裸电极高度时产生的电学及动力学特性。研究表明,SDBD等离子体激励器诱导产生的空间气流速度和推力均会随着裸电极高度的增加而增长,引起该变化的原因是不同裸电极高度下SDBD等离子体激励器产生的等离子体空间分布及电场差异。
  3.采用交-直流双高压方式驱动上述四种结构SDBD等离子体激励器。对激励器在交流电压驱动的基础上施加正、负直流偏置电压,通过调节直流偏压实现对表面电势极性、大小及分布的调控。研究表明,正直流偏压提高了SDBD等离子体激励器表面电势,但并没有改变其分布曲线的形状,只是抬升了偏压值。而负直流偏压降低了表面电势并发现电极边缘存在一个“类鞘层”结构使施加的负偏压被部分屏蔽。此外,不同直流偏置电压下的空间气流速度表明直流电场在等离子体区域加速效果较弱,但是在远离等离子体区域的作用效果比较明显,分析认为等离子体具有良好的导电性,外加直流偏压产生的电势梯度不能有效地作用在等离子体区域,只对离子密度较低的等离子体区域下游产生影响。
  4.采用铜网裸电极结构SDBD等离子体激励器并设计了一种交流与纳秒脉冲双高压驱动方式。当正、负脉冲电压以相同频率叠加于交流不同相位时,其上升沿处产生的增强放电会引起等离子体区域下游电势及交流类辉光放电的增强效果,同时相应叠加位置处的空间气流速度和推力也逐步增大并在交流信号波谷位置处达到最大值。正、负脉冲电压叠加于交流信号波谷时,SDBD等离子体在正脉冲电压下动力学性能明显提升,此时的推力较单独交流电压驱动时相比增长近2.5倍,效率增长近2倍;负脉冲电压对SDBD等离子体激励器性能提升并不显著,推力只增长近1.28倍,效率增长1.18倍。在此基础上,固定脉冲电压与交流信号波谷处的叠加位置并逐渐减小脉冲频率,脉冲放电强度会有所增加,但却只引起了脉冲电压之后首个交流类辉光放电区域的增强而对其他交流周期内的放电并没有产生明显影响,此时的等离子体区域下游电势、空间气流速度、推力及效率均会降低。此外,研究发现,负脉冲电压叠加于交流波峰位置时产生的电学及动力学特性与上述结果有很大区别。负脉冲在下降沿处产生了很强的放电电流,并且增强了交流流光放电,但是等离子体区域下游电势、空间气流速度、推力及效率明显降低。该实验结果表明,脉冲放电引起的交流正周期类辉光放电增强及等离子体区域下游电势提升可以有效提高SDBD等离子体激励器动力学性能;而交流负周期流光放电增强及等离子体区域下游电势降低则限制了SDBD等离子体激励器动力学性能的发展。
[博士论文] 王铁宁
光学工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:低的暗电流密度和高的光电流密度在决定有机光电探测器整体性能方面发挥着重要作用。对于光电二极管型的有机光电探测器,由于其工作机制同有机光伏器件基本相同,在当前有机光电探测器的研究中比较常见。光电倍增型的有机光电探测器的报道相对较少,但是由于其器件通常能够达到较高的外量子效率(>100%),实现高的光响应度,光电倍增型的有机光电探测器受到越来越多的关注。
  目前,通过利用陷阱或者阻挡层引入电荷积累而导致电荷隧穿注入的办法,研究者已经能够实现高外量子效率的光电倍增型的有机光电探测器,但是这样的器件普遍存在工艺复杂、响应速度偏慢、工作电压高、毒性等不足。使用简单的可溶液制备方法,在低工作电压下,努力实现全优化性能的有机光电探测器仍然是一个重要的研究方向。本论文通过在传统的体异质结器件中引入电极修饰层,实现了高性能的有机光电探测器,并对器件的相关机理进行了研究。主要内容包括三部分。
  1.将溶胶凝胶法制备的ZnO电极修饰层分别应用在基于Poly(3-hexylthiophene)(P3HT)∶(phenyl-C61-butyric-acid-methyl-ester)(PC61BM)和Thieno[3,4-b]thiophene/benzodithiophene(PTB7)∶[6,6]-phenyl C71-butyric acid methyl ester(PC71BM)活性层体系的体异质结有机光电探测器,器件结构为ITO/ZnO/活性层/Al,实现了高性能的光电倍增型的有机光电探测器。
  (1)研究发现,溶胶凝胶的ZnO电极修饰层能够有效地阻挡外部电荷的注入,从而明显地降低器件的暗电流;在光照条件下,ZnO电极修饰层的表面缺陷态被填充并且光生空穴在ZnO电极修饰层和活性层的界面处积累,最终使得电荷通过隧穿注入,形成较大的光电流。
  (2)在-0.5V的反向偏压下,基于P3HT∶PC61BM器件,由于ZnO修饰层的引入,暗电流被有效降低,光电流得以显著提高,开关比达到2.04×105,是对照器件的2.55×103倍,在460nm到600nm之间的量子效率超过200%,在400nm到630nm之间的探测率超过1.0×1012Jones并且在不同单色光照下的线性动态范围超过100dB;同样,基于PTB7∶PC71BM器件,ZnO的引入使得开关比从93.97提高到1.25×103,在350nm到750nm之间的量子效率超过2000%,相应的探测率接近1.0×1013Jones。
  2.将水/醇溶性的共轭聚合物Poly[(9,9-bis(30-(N,N-dimethylamino)propyl)-2,7-fluorene)-alt-2,7-(9,9-dioctylfluorene)](PFN)电极修饰层、可溶性碱金属盐Cs2CO3电极修饰层分别应用在基于P3HT∶PC61BM和PTB7∶PC71BM活性层体系的体异质结有机光电探测器,器件结构为ITO/PFN(Cs2CO3)/活性层/Al,实现了高性能的光电倍增型的有机光电探测器。
  (1)通过PFN(Cs2CO3)对ITO电极进行修饰,在电极与活性层之间形成了偶极层,有效地阻挡了外部电荷的注入,从而明显地降低器件的暗电流。在光照条件下,由于该偶极层的阻挡作用,空穴会在活性层和电极修饰层的界面处发生积累,最终导致电荷的隧穿注入,形成较大的光电流。
  (2)在-0.5V的反向偏压下,与对照器件相比,基于PFN修饰的P3HT∶PC61BM器件,暗电流从0.07mA/cm2降低到1.92×105mA/cm2,器件开关比达到1.93×105,在550nm处达到最大的外量子效率208.11%,相应的响应度和探测率分别为0.92A/W和9.10×1012Jones;基于Cs2CO3修饰的P3HT∶PC61BM器件达到1.02×105的开关比,并且在560nm处达到最大的外量子效率503.62%,相应的响应度和探测率分别为2.27A/W和3.97×1011Jones。
  (3)在-0.5V的反向偏压下,基于PTB7∶PC71BM活性层的插入PFN电极修饰层的器件也实现较好性能,器件的开关比从93.97提高到1.61×104,并且在350nm到690nm之间的量子效率超过100%,在350nm到730nm之间的探测率大小约为1.00×1014Jones。
  3.基于以上研究,在ZnO、PFN、Cs2CO3三种ITO电极修饰层所制各的光电探测器基础上,使用P3HT∶PC61BM和PTB7∶PC71BM两种活性层体系,我们研究了金属电极对器件性能的影响,结果表明,不同金属电极(Ag,Au,Al)对光电探测器的性能有着显著的不同影响。
  (1)基于这三种ITO修饰层,所制备的不同金属电极的器件,在工作电压下均存在两种不同的光电探测器工作模式。对于Ag(Au)金属上电极的器件,在反向偏压下,电极修饰层对相应电荷的收集起到更好地传输作用,使得光生电荷能够迅速地传输到电极并且被两极收集,该光电探测器满足光电二极管模式;然而,对于Al金属上电极的器件,在反向偏压下,光生电荷在电极修饰层和活性层之间发生电荷积累,形成电荷的隧穿注入,外量子效率能够突破100%,该光电探测器满足光电倍增模式。
  (2)基于不同金属电极所制备的器件在两种不同工作模式下都展现出较高的开关比和的光响应。同时,各自又呈现出独特的性能参数:在反向偏压下,光电二极管模式的有机光电探测器具有更高的探测率和更宽的线性动态范围;而光电倍增模式的有机光电探测器具有超过100%的外量子效率和更高的响应度。结果表明:通过调控功函数可以实现不同工作模式下的性能优良的光电探测器,从而获得不同的优化的性能参数。
[硕士论文] 王银龙
材料学 广西大学 2018(学位年度)
摘要:白光LED因其使用寿命长、发光亮度高、节能环保等优点,被视为新一代具有革命性的照明光源,但由于缺少性能优良的红色荧光粉而受到极大地限制。Eu3+激活的荧光粉特别是磷酸盐和钼酸盐基质荧光粉具有发光色纯度高、发光性能稳定等特点,因而是最有希望成为白光LED用红色荧光粉的,但受限于Eu3+的窄带吸收,Eu3+激活的荧光粉存在着发光强度不高,光能转化率低的问题。因此,拓宽Eu3+的吸收带,提高发光强度,开发出高效、稳定的荧光粉成为本文研究的主要目的。能量传递效应为解决上述问题提供了可行的途径。
  本文在文献调研及课题组经验积累的基础上,采用高温固相法合成了三个系列的新型荧光样品:NaLa(MoO4)2∶Eu3+/Sm3+,LiLa(MoO4)2∶Eu3+/Tb3+和Ba3Gd(PO4)3∶Sm3+/Eu3+/A+(Li+,Na+,K+)。运用XRD、EDS、SEM、荧光光谱以及荧光寿命对上述样品进行了表征。本文的主要研究内容及成果如下:
  1.无论是在NaLa(MoO4)2∶Eu3+/Sm3+荧光样品中,还是在Ba3Gd(PO4)3∶Sm3+/Eu3+荧光样品中,Eu3+,Sm3+离子之间的能量传递路径都是能量从Sm3+离子的4G5/2态传递到Eu3+离子的5D0态,但其作用机制受基质晶体场的影响而不同,前者是通过电四极-电四极作用机制实现的,而后者是通过电偶极-电偶极作用机制实现的。
  2.双钼酸盐基质的NaLa(MoO4)2∶Eu3+,Sm3+荧光样品和LiLa(MoO4)2∶Eu3+,Tb3+荧光样品均在465nm处有最强的吸收,且其发射光谱明显以615nm处Eu3+的5D0→7F2电偶极跃迁为主,说明Eu3+掺杂双钼酸盐基质荧光粉极具应用于蓝光芯片激发的白光LED用红色荧光粉的潜力。
  3.在Eu3+/Sm3+/Tb3+掺杂的Ba3Gd(PO4)3基质的荧光粉中,均存在着Gd3+对Eu3+/Sm3+/Tb3+离子的能量传递效应,这为开发高能紫外光激发红色荧光粉提供了可能。
  4.在Ba3Gd(PO4)3∶Sm3+,Eu3+,A+(Li+,Na+,K+)荧光粉中,相比于Li+,K+离子,掺杂Na+产生了最强的荧光发射,且能更大程度上诱导5D0→7F2电偶极跃迁,进而获得最红的发光。
[硕士论文] 曹亚楠
机械工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:随着液晶显示在电子科技领域的飞速发展,导光板的成型技术已经成为当今研究的热点。本文基于等温热压印技术探究了成型超薄导光板的工艺过程,优化了工艺方法。
  首先分析了等温平板热压印技术的整个工艺过程和工艺原理,并与传统压印法进行了对比,发现这种方法可以极大地提高成型效率,缩短成型时间。基于双面微结构导光板,提出了一种上下模差温压印法,令上模板与下模板的压印温度不同,下模板温度比上模板低,避免了气泡等缺陷的产生,同时还提高了压印效率。将这种方法与等温热压印法结合,可实现高效率、高质量的压印。
  为了达到导光板光学检测的目的,搭建了一种背光实验平台,组装了一种带有光源的超薄导光板检测设备,方便观察和检测实验样品的导光效果。并对厚度为0.25mm的超薄导光板整个压印过程进行了有限元模拟,通过模拟展现了不同工艺参数下导光板上微结构的充模效果,得出了超薄双面导光板最佳的工艺参数值,即上模板温度113℃,下模板温度100℃,压强为11Mpa。最后经具体实验验证,模拟结果基本与实验结果吻合。
  针对超薄导光板模具难加工的问题,提出了一种新型的补偿压印法,通过降低工艺参数值来实现微小结构的压印。与等温平板热压印法进行了结合,发现它的整个压印过程完全符合等温热压印法的要求,并相比之下,压印效率还能在原有基础上进一步提高。分别从不同工艺参数的角度设置了实验,验证了补偿压印法的可行性,并发现整个压印过程仅需20s就可完成,均匀度在原有基础上提高了23%。
  分析了在工艺参数设置不当的情况下导光板产生的几种缺陷,并提供了各种缺陷减少和避免的措施。讨论了不同材料、不同模具加工方式对导光板质量的影响,并通过具体实验发现PMMA导光板比PC导光板导光质量更好,撞点法比激光烧灼法更有利于超薄导光板微结构模板的加工。重点分析了导光板上微结构大小对导光质量的影响,分别设置了四组实验来探讨他们之间的关系,发现越薄的导光板所需的微结构尺寸越小。
[硕士论文] 熊文奇
物理学、凝聚态物理 河南师范大学 2018(学位年度)
摘要:虽然石墨烯表现出很多极好的力学、光学、电学等性质,但是其本身的零带隙半金属性质严重限制了石墨烯在光电器件上的应用。紧接着科研人员继续寻找其他二维材料代替石墨烯。经过大量的理论预测和实验合成后,目前已发现的二维材料已达到上千种。其中以过渡金属硫属化物、磷烯、硒化铟为代表的的二维半导体层状材料具有合适的电子能隙、超高的电子和空穴迁移率等性质最受到人们的关注。它们已经成功地应用在光电探测器和场效应晶体管等光电子器件上,并表现出了很好的光电特性。然而人们发现单一的二维材料并不能满足对于多功能电子器件的需求,比如:氮化硼具有高热稳定性,但大带隙限制了它在光探测器上的应用。二硫化钼具有易合成和带隙合适的优点,但其实验测得的低载流子迁移率成为最大的短板。然而,之后的研究表明将两种甚至多种不同功能的二维材料进行堆积形成异质结能克服单一材料的某些缺点,还可以整体提升他们的光电特性。比如讲黑磷与硒化铟构建异质结能克服硒化铟空穴载流子迁移率低的特点,还能提升单个材料的光吸收系数。
  作为一种简单有效的手段,异质结的构建在实验上已经很成熟,它可以通过机械转移或者直接化学气相沉积生长实现。目前研究人员对异质结的研究主要是体现在设计方面,即根据所需要的功能将不同的性质的二维材料组合成范德瓦尔斯异质结。本论文主要运用第一性原理方法探究了SnS/Graphene,Ca(OH)2/Arsenene和Mg(OH)2/VS2三种异质结的光、电、磁等方面的性能,其主要研究内容和结果展示如下:
  (1)将Graphene和SnS分别作为金属电极和沟道材料进行构建异质结来研究形成的肖特基势垒高度。结果表明不同的堆积厚度和顺序可以形成p型肖特基接触和低的势垒。而且通过垂直应力和外加电场手段的调节,异质结的可以实现p型到n型势垒转变和可调的势垒高度,甚至欧姆接触。这些结果都为实验构建SnS和Graphene基场效应管提供有效的指导。
  (2)将宽带隙半导体Ca(OH)2和Arsenene堆积在一起可以获得具有高带隙的异质结(2.3eV).而且类型Ⅱ的能带对齐可以实现载流子的分离。同时外加电场的调控可以实现目前所有的能带对齐方式(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型),因此Ca(OH)2/Arsenene异质结可以用来构建多功能光电子器件,如发光器件,光伏器件和隧穿场效应晶体管。
  (3)将无磁性Mg(OH)2和铁磁性VS2进行堆积能形成一个居里温度为385K的铁磁性半导体异质结。另外,通过施加外电场不仅可以调控异质结的能带对齐方式(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型),还能实现100%的自旋极化电流。这一研究有助于扩展二维材料基异质结在自旋电子器件上的应用。
[硕士论文] 王田曼
应用化学 广西大学 2018(学位年度)
摘要:近期,Eu3+掺杂碱金属钼酸盐类荧光粉,因具有能被双波长激发,并具有高R值(R值越高,红光纯度越高)等特性,此外,其还具有良好化学稳定性和热稳定性、绿色环保对环境友好,易于制备等优点成为研究者们研究的热点。而Mn4+掺杂氟钛酸盐类荧光粉则具有高量子产率,其独特的d-d跃迁使得在红光光区域内具有窄带发射,在蓝光区域有宽带激发峰,因而其在照明、全息摄影、激光技术和计量学方面具有重要的应用潜能。
  基于大量的文献调研,采用高温固相法制备了LiLa(MoO4)2∶xEu3+荧光粉,采用涂覆法制备了两个系列的LiLa(MoO4)2∶xEu3+@(NaCl)ywt,LiLa(MoO4)2∶xEu3+@(NaF)y叭荧光粉;又采用离子交换法制备了两个系列的K2TiF6·BaF(HF2)∶xMn4+,K2TiF6∶xMn4+,M2+(M=Mg,Ca,Sr,Ba,Zn)荧光粉。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱分析(FL)、元素含量ICP-AES分析等测试方法对样品进行了表征,对其荧光性能、形貌、热稳定性等进行了研究。
  本论文的研究成果和研究亮点如下:
  1.对于LiLa(MoO4)2∶xEu3+系列荧光粉,无论是涂覆NaCl还是涂覆NaF后,其发光强度都大大增强,但涂覆原料对其发光强度的影响远大于对其R值的影响。其中,样品LiLa(MoO4)2∶xEu3+@(NaCl)ywt的R值均大于8,而对于样品LiLa(MoO4)2∶xEu3+@(NaF)ywt所有R值均大于5,表明样品均是以电偶极跃迁为主。
  2.NaCl的最佳涂覆量为48%,比NaF的最佳涂覆含量(2.5%)大的多。NaF对LiLa(MoO4)2∶Eu3+荧光粉发光强度的影响比NaCl更为显著。而两种涂覆原料对R值的影响确实相反的,涂覆NaF后,样品的R值随涂覆用量变化呈现开口向下的抛物线;而涂覆NaCl后,样品的R值随涂覆用量变化则呈现开口向上的抛物线。因此,当涂覆原料中的阴离子不同时,对样品的荧光性能也会有不同的影响。
  3.一系列K2TiF6·BaF(HF2)∶Mn4+荧光粉中,发现KF对样品的发光性能具有诱导作用。没有KF参加反应时,样品几乎不会发光。当KF的加入量为6g时,样品的荧光强度达到最强。最佳掺杂的样品的荧光寿命和量子产率分别是4.76ms和60.75%。
  4.一系列K2TiF6∶Mn4+,M2+荧光粉中,碱金属离子M2+(M=Mg,Ca,Sr,Ba,Zn)对荧光粉的荧光效应有一定影响。结果显示没有掺杂碱金属离子的空白样品K2TiF6∶0.0253Mn4+的荧光强度最强,其荧光寿命和量子产率分别为5.2ms和94.04%。且具有完美的六方晶型,尺寸为0.5×0.5×3.0μm。
  5.K2TiF6∶Mn4+,M2+的荧光特性与氟化物在HF溶液中的溶解度相关。氟化物在HF溶液中的溶解度越大,样品的荧光强度越强。当M2+加入到溶液中就会生成微溶的MF2,从而涂覆在K2TiF6∶Mn4+表面,进而减弱K2TiF6∶Mn4+的荧光效应。
  6.因为Mn4+位于[MnF6]2-正八面体的中心,Mn4+与水分子之间不存在相互作用,Mn4+的光致发光在水中不会猝灭,因此,采用此方法实验制备的K2TiF6·BaF(HF2)∶Mn4+荧光粉和K2TiF6∶Mn4+,M2+荧光粉在水中也具有一定稳定性。
[博士论文] 陈宏尧
通信与信息系统 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:微波光子学将微波学、光子学、光电子学以及射频工程汇集在一起,成为一个全新的技术领域,为蜂窝、无线、卫星宽带通信,分布式天线系统,成像及雷达等军用和民用领域的发展打开了一扇充满希望的大门。其研究范围包括微波光子发生器、高频光电子器件、光子信号处理技术、光载无线(RoF)系统等。本文在国家自然科学基金重点和面上项目的资助下,针对微波光子发生器和相应的RoF系统,开展了一系列较为深入的理论、仿真及实验研究,取得的主要创新成果如下:
  1、提出并实验验证了一种基于改进型前向调制(IFFM)技术八倍频毫米波光子发生结构,可在非相干双光源结构下,获得频率稳定的八倍频毫米波信号。同时提出并实验验证了一种中心边带锁定技术,将该技术与IFFM技术相融合,可大幅改善发生器频率调谐特性,生成信号频率涉及微波、毫米波以及太赫兹波段,这对提升该毫米波光子发生器的适用范围十分有益。
  2、提出并研究了两种基于IFFM技术更高倍频毫米波光子发生结构,可在非相干双光源结构下,分别实现频率稳定十六倍频与三十二倍频毫米波信号生成。对比两种方案,发现IFFM技术中,载波抑制(OCS)调制过程倍频因子提升与方案整体倍频因子的提升有正相关性,提升方案整体倍频因子,仅需提升OCS调制过程的倍频因子即可实现;同时,通过改变OCS调制过程倍频因子,导致的方案整体倍频因子的变化,并未改变IFFM技术的基本特性。倍频因子的提升,对毫米波光子发生器最大输出频率、可调谐范围、性价比等指标,均产生积极的影响。
  3、提出并研究了一种抗传输功率抖动高倍频因子微波光子发生器结构,可实现抗传输功率抖动二十倍频射频信号生成。借助方案高倍频因予以及抗传输功率抖动特性,可有效降低RoF系统器件成本、信号传输功率代价,并提升信号接收灵敏度,这对于提升RoF系统稳定性、灵敏性以及性价比十分有益。
  4、提出并研究了一种抗传输功率抖动高倍频因子生成信号频率可调谐微波光子发生器结构,可实现抗传输功率抖动、频率可调谐、三十六倍射频信号生成。借助方案高倍频因子、抗传输功率抖动、生成频率可调谐特性,可使RoF系统在较低的器件成本下,实现100GHz以上频段通信;在不改变系统结构的情况下进行信号变换,同时具备较低的传输功率代价,这对于提升RoF系统稳定性、灵活性、广适性、保密性以及性价比十分有益。
  5、提出并实验验证了一种四倍频矩形光学频率梳(ROFC)奈奎斯特脉冲光子发生器结构,可实现低调制指数四倍频ROFC生成,并成功将其转化为重复频率四倍于本振频率的奈奎斯特脉冲。该方案不仅为利用低速组件获取高速信号提供了良好的解决方案,同时受益于无内置滤波器件,因此所生成脉冲具备重复频率调谐特性,这对降低发生器成本和复杂性并提升其适用范围是十分有益的。
  6、提出并研究了一种倍频因子可调谐多功能微波光子发生器结构,可实现对光边带之间相对功率关系的精确控制,从而使微波光子发生器具备倍频因子可调谐特性,可在内置调制器调制指数不变的情况下,实现二倍频射频信号生成与六倍频射频信号生成之间的转换。受益于发生器多功能特性,基于该发生器的RoF系统,可在本振源信号频率不变的情况下,实现数据在两个不同频段切换传输,这对于RoF系统安全性能的提升以及适用范围的拓展十分有益。
  7、提出并研究了一种多功能微波/脉冲光子发生器结构,可实现三倍频射频信号与奈奎斯特脉冲生成。该方案为研究多功能微波光子发生器提供了一个新的方向,基于该方案的发生器成为真正意义上的微波/脉冲光子发生器。受益于无内置滤波器件,发生器所生成微波信号具备频率可调谐特性,所生成奈奎斯特脉冲具备重复频率可调谐特性,这些特性有助于进一步拓展微波/脉冲光子发生器适用范围,从而提升其性价比。
[硕士论文] 张群
仪器仪表工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:在平板显示产业蓬勃发展的今天,对玻璃基板的自动光学检测仪器的需求及系统要求日益提高。而其运动控制系统决定了整个仪器性能。目前方案几乎都采用工业电脑、运动控制卡和PLC的互相组合来实现,但系统存在成本高、布线繁琐和线路调试检修麻烦等缺点。因此本文设计了一种有线+无线的分布式网络控制模型,并完成了相关硬件及软件的研发。
  本控制系统包括监控平台、采集控制终端和电机控制终端三大单元。监控平台作为Modbus网络的主机,控制作为从机的采集控制终端和电机控制终端,而采集控制终端包括Modbus转ZigBee网关和ZigBee终端设备,网关和ZigBee终端设备之间是通过ZigBee无线网络进行数据通信的。本文分别研究了三大控制单元的硬件架构,针对监控平台和电机控制终端,提出以高性能的STM32F4微控制器作为核心的控制电路板方案,针对采集控制终端,选用集成了RF和MCU的片上系统解决方案CC2530,其具有低成本低功耗的特性。硬件设计上采用模块化方法,同时充分考虑工业应用要求,选用工业级芯片,并对输入输出接口进行隔离设计。软件设计上,使用C语言完成软件系统各层次代码编写,降低研发难度和成本;在STM32F4上裁剪并移植了μC/OS-Ⅲ实时操作系统以及Modbus主从协议栈,并将Modbus从机协议栈移植到运行有ZigBee协议栈Z-Stack的CC2530上;设计了适用本系统的通信协议,包括依托Modbus协议开发的电机控制端和采集控制端通信协议,以及依托Z-Stack和Modbus开发的Modbus转ZigBee网关与ZigBee终端节点之间的通信协议;完成了监控平台的人机界面显示及控制、电机控制终端和采集控制终端相关软件的编写。
  最后,配合Modbus协议调试助手及示波器测试验证了控制系统各个单元的功能。结果表明设计可满足玻璃基板自动检测系统的运动控制需求,所以本研究是有线和无线融合控制下的一次有益探索。
[硕士论文] 张春雨
微电子学与固体电子学 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:全无机钙钛矿铯铅卤量子点由于具有荧光量子产率高、色纯度高等优异的光学性能在发光二极管(LED)、太阳能电池等领域发展迅速。但是,钙钛矿量子点薄膜在应用中仍面临着挑战:第一,量子点薄膜自身吸收截面小,缺陷多,其自身发光量子效率仍较低;第二,量子点在水、光、热及氧等环境下极不稳定,容易淬灭,在一定程度上限制了其在发光等领域的应用。对于溶液法制备的铯铅卤量子点薄膜,通过制备基于铯铅卤量子点的复合体系是解决量子点自身吸收截面小以及光、水、热、氧环境中极不稳定等瓶颈的重要思路。
  本文主要设计和构建了一种基于全无机钙钛矿CsPbBr3量子点的复合体系,通过复合客体小分子材料2,7-二辛基-二苯并噻吩(C8-BTBT),制备了CsPbBr3/C8-BTBT复合薄膜。与纯CsPbBr3量子点薄膜相比,复合薄膜的光致发光强度有了明显的提高,同时薄膜在水、光环境中的稳定性有了一定程度的改善。进一步的,研究了复合薄膜的荧光机制。主要内容如下:
  (1)由高温热注入法合成CsPbBr3量子点,由浸渍提拉工艺法制备了CsPbBr3/C8-BTBT复合薄膜,研究了薄膜荧光强度随小分子复合程度的变化趋势。C8-BTBT在紫外波段有强烈的吸收峰,有效解决了量子点吸收截面小、光能量吸收弱的问题;由于主体材料CsPbBr3量子点和客体材料C8-BTBT晶格尺寸在a,b轴方向相近,容易产生取向外延;且能级分布容易形成TypeⅠ型异质结,有利于提升激发态分子从客体小分子注入主体量子点效率。与纯量子点薄膜相比,复合薄膜的荧光强度最大提升至4倍,荧光量子产率有了近38.9%的提升。相应的X射线衍射图证明在高复合比例下,小分子C8-BTBT晶格在量子点表面产生取向外延,这种主、客体材料晶格之间的相互作用使薄膜的光学性能有了提升。
  (2)CsPbBr3/C8-BTBT复合体系适用于多种溶液法制膜工艺,本论文主要使用了浸渍提拉法制备复合薄膜。此外,还将喷墨打印工艺应用于CsPbBr3/C8-BTBT复合体系,制备了规整、形貌良好的复合薄膜本论文通过衬底选择和处理以及程序参数调控,打印了规整的复合量子点点阵和单线条薄膜。
  (3)本论文还探究了复合薄膜的光、水稳定性。实验发现,由于CsPbBr3量子点和小分子C8-BTBT晶格之间相互作用引起的取向外延,小分子在量子点表面形成包裹层,有效的抑制了光、水对量子点薄膜的影响。与纯CsPbBr3量子点薄膜相比,该复合薄膜的稳定性得到了一定的提升。
[硕士论文] 李程伟
仪器仪表工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着液晶玻璃基板生产线不断升级,玻璃基板的尺寸越来越大,厚度越来越薄。从第7代线开始,气浮支承传输逐步取代滚轮支承传输,成为新一代液晶玻璃基板光学自动检测仪器中的一项关键技术。
  液晶玻璃基板在线检测过程中对玻璃板在垂直方向上的变形量有严格的要求,本文主要从以下两个方面进行研究,首先对气浮支承下的液晶玻璃板变形进行理论分析,进而研究气浮平台的参数对变形的影响。文中基于弹性薄板的小挠度弯曲理论和流体润滑理论对气浮支承下的液晶玻璃板变形进行理论分析,推导了液晶玻璃薄板在吹吸喷嘴作用下的最大挠度计算公式。通过分析玻璃基板单元,可知最大挠度出现在玻璃基板单元的中心,并与毛细管排布间距的四次方成正比。通过Fluent对液晶玻璃基板气浮支承系统进行仿真,得到了不同喷嘴孔间距下的载荷分布以及玻璃基板最大变形处受到载荷的准确值,综合考虑玻璃板的最大变形量要求、气膜面的压力分布状况及经济性,可以得到气膜单元上通孔的横向间距范围。在理论研究的基础上,给出了一组采用气浮支承传输的液晶玻璃基板光学检测仪器的喷嘴布置参数:喷嘴的合理间距应处于20~25mm之间。利用Workbench流固耦合仿真软件对气浮平台支承下的单个玻璃基板进行建模仿真,详细研究了供气压力(正压和负压)、毛细管长度、气腔长度对玻璃基板变形的影响,考虑不同情况下气膜面的压力分布及质量流量,实现对气浮平台进行优化设计。设计了一种新型的供气模式,即提高纵向中心负压孔的压力。仿真结果显示玻璃基板的变形以及气膜面的压力分布都要明显优于原有的供气模式。在理论研究和仿真分析基础上,对气浮平台的结构进行了工程优化设计,试制了原理样机。通过对液晶平板显示屏自动光学检测仪原理样机气浮支承系统的检测,可知当设备稳定运行时玻璃基板的变形及气膜面压力的稳定性均达到项目要求。
[硕士论文] 薛亚萍
光电信息工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:液晶面板是利用液晶电控双折射效应来实现信息显示的器件。在一定电压下,液晶面板的透过率跟液晶分子的排布、液晶双折射率和液晶盒厚度等有关。为适应市场的需求,液晶电视正朝着超薄、大尺寸方向发展,薄型化的玻璃基板要承受尺寸不断增大带来的重力作用,加上大尺寸液晶电视背光发热问题,上下玻璃基板会由于面板各组成结构的材料热力学参数不同而出现应力集中,使基板局部出现较大的变形,导致不同波长光的透过率以不同的趋势变化,出现显示不均问题,因此有必要对大尺寸液晶电视的力学显示特性进行深入研究。
  液晶面板结构十分复杂,很难通过直接测试的方法获得玻璃基板的变形及其带来的透过率变化。故本文提出了试验与仿真相结合的方法探究液晶面板力学显示特性。首先对普通液晶面板和绑定液晶面板进行力学试验,观察外力作用下液晶面板的显示特性,再利用ANSYS Workbench有限元分析软件和TechWiz LCD光学仿真软件对液晶面板基板的变形及其带来的透过率变化进行仿真分析,最后结合试验结果获得引起显示不均问题的透过率变化阈值。利用相同的仿真分析方法对液晶电视显示特性影响因素进行分析,分别从液晶电视的面板尺寸、工作温度、安装方式和泡棉参数对液晶电视重力下显示特性的影响进行分析。结果显示:尺寸越大,重力对面板的显示特性的影响越大;随着温度的升高,面板变形和透过率变化都会急剧增大,因此有必要做好液晶电视的散热以保证正常显示;选取厚度较大和弹性模量较小的泡棉可以改善显示不均问题。
[硕士论文] 李其功
测试计量技术及仪器 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:液晶显示技术作为主流的平板显示技术之一,在平视显示器中成为了最常用的数字像源。随着液晶像源产品的应用环境越来越复杂,对其亮度、体积、重量都提出了越来越高的要求。作为液晶像源的关键组成部分,背光源对其显示质量和整机重量都有着关键性的影响。因此,对液晶像源的背光模组进行高亮薄型化研究具有重要意义。
  本文首先对LED背光进行了二次光学设计,基于斯内尔定律以及能量守恒定律建立方程组得到双自由曲面透镜,并根据边缘光线理论对其做了基于扩展光源的优化设计,经过仿真得到均匀的圆形光斑。然后基于自由曲面各点的入射光线的矢量信息设计了相应的扁平化算法,将初始透镜的前后曲面分别进行了扁平化,得到双层高亮光学薄膜,且在3×3薄型化结构阵列的仿真中验证了增亮均光的效果。但是考虑到双层膜存在位置对准的问题,又设计了单自由曲面透镜,同样对其做了扁平化设计,得到单层高亮光学薄膜。
  根据设计结果,利用无掩模光刻直写设备对设计好的两款高亮光学薄膜进行了制备。针对制备过程出现的问题,进行了光刻工艺的优化,并最终得到了两款符合要求的高亮光学薄膜。将其置于LED背光中进行实际测试。为了保证一定的视角宽度和较好的视觉效果,在背光中放置了两层扩散膜。
  测试结果表明:与传统LED背光相比,加入双层高亮光学薄膜后背光的平均亮度提升了21.13%,非均匀性降低至13.35%;加入单层高亮光学薄膜后背光的平均亮度提升了17.53%,非均匀性降低至16.08%。前者亮度和均匀性相对更好,后者由于没有膜之间的对准问题,使用的稳定性更高。因此证明了本文的两种设计都有效地实现了LED背光高亮薄型化的目的。
[硕士论文] 赵丽媛
光学 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:在发展迅猛的天文天体三维观测中基于积分视场单元(IFU,Integral Field Unit)的光谱成像技术被广泛高度关注。IFU想要同时获得二维目标的三维光谱信息仅需要单次曝光,其性能优势是测量精度高,高效率检测目标,且环境因素对其限制小。根据IFU的构成类型进行分类可以分为微透镜阵列型、微透镜加光纤束阵列型和像切分器型三种。论文中关注的是优势最明显也最有效果的微透镜加光纤束阵列型IFU。
  IFU能够实现将FASOT系统望远镜焦面处的光信息整合输入光谱测试仪中进行检测分析的过程,因此其本身的性能会对整个观测结果产生巨大的影响。论文选择制作的是微透镜加光纤束类型的IFU,所选取的光纤的通光效率、焦比退化程度以及微透镜和光纤之间耦合情况三个方面都是其损耗产生的原因。光纤的焦比指的入射或出射光线与中轴之间的夹角,理想假设中光纤两端的焦比是相等的,但是由于环境影响和光纤材料的属性原因出射光线角度会变大,出射光斑弥散造成焦比减小,这一现象称为焦比退化。严重的焦比退化会使图像失真,造成光损失,在大型IFU系统中经常会使用大量光纤,焦比退化会使系统产生巨大的误差,影响结果的真实性。而IFU系统作为传递信息数据的光学器件同样需要良好的通光率,最大限度的接收来自望远镜的光信息,在损耗最小的情况下传递至光谱分析仪当中,保证数据的完整性。单独使用光纤也能够独立成为一套IFU系统,但是光纤之间存在间隙以及光纤的圆形结构会令接收面存在暗区,导致IFU的收光效率极低,因此论文选择使用微透镜对光束进行会聚,将光纤束端面放置于微透镜焦面处,这一结构大大提高了光纤的收光率,避免了因信息获取不全造成的损耗。由于微透镜和光纤束物质体积较小,所以在二者进行耦合时细微的偏差都会导致损耗的产生,论文中对三种类型的偏差进行了逐一讨论,得出侧向偏移会导致更大的误差产生。为了避免以上三种情况对系统的影响,选择特制微透镜和光纤来保证材料本身的良好性质,设计了独特的小孔结构提高光纤束阵列的制作效率以及独特的十字标记降低微透镜与光纤束阵列的对准误差。
  本论文中设计和制作的IFU参数标准符合FASOT系统的要求。在满足测量精度、传输效率和出射焦比的情况下,更快捷更准确的完成了11×11×2规格的IFU,其系统性能优异,焦比退化不严重,通光率高达77.7%。
[硕士论文] 张鹭
光学工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:太赫兹波技术作为一门前沿的交叉学科,在安全检查、医学成像、宽带通信等领域中具有十分广阔的应用前景。随着太赫兹波技术的发展,太赫兹波的传输和调控问题已经成为研究的热点,对于易于集成功能型器件的需求也日益增长。本论文基于非布拉格共振原理设计了微米量级的圆柱状周期变截面太赫兹波导,利用其结构特性并结合在太赫兹波段具有特殊性质的材料(例如二氧化钒和液晶等)实现了具有不同功能的太赫兹波导器件。论文的主要内容如下:
  第一章,介绍了太赫兹波技术研究的背景和意义,概括地介绍了不同的功能器件的研究现状,简要地介绍了本论文的主要研究内容。
  第二章,对太赫兹波在圆柱状变截面周期波导中的传播特性进行研究,以横向模式的共振相互作用为基础,从麦克斯韦方程组出发,以数值仿真计算为辅助,对其模式特性和谱带特性进行分析,为后续的太赫兹波导器件的设计提供相应的理论基础。
  第三章,提出了两种波导型太赫兹宽带反射器。一种是在单一结构的变截面周期波导中,通过结构参数的设计使波导禁带范围展宽来实现宽带(240.7GHz)反射;另一种是将不同结构的波导进行复合使布拉格禁带和非布拉格禁带相连通,实现了1THz附近的宽带反射。论文对波导的周期结构参数(即起伏参数、占空比)对反射频宽及反射率的影响进行了详细地讨论,最终通过优化得到了反射率高于99%、反射频宽可达554.5GHz的太赫兹宽带反射器。
  第四章,利用外场调控实现了三种太赫兹波导光开关。第一种是将具有相变特性的二氧化钒(VO2)与周期波导进行复合,利用VO2随温度的相变特性,实现了复合波导的太赫兹光开关功能;第二种是利用液晶磁控非布拉格禁带沿实现的光开关,在空心变截面波导中填充向列型液晶E7,通过外部磁场控制液晶分子排列方向来改变有效折射率,从而改变波导禁带沿的位置,实现了磁控太赫兹波导光开关。第三种是利用非布拉格缺陷模实现的液晶磁控开关,在具有缺陷的变截面波导中填充向列型液晶E7,利用液晶的磁控效应对缺陷模的频率进行调控,从而实现太赫兹窄带波导磁控开关。
  总之,本文利用具有周期结构的变截面圆柱状波导,结合不同的外场可调控材料实现了多种功能型太赫兹波导器件,具有结构简单、尺寸小、易于集成等优点,可以满足太赫兹波通信、成像、量子级联激光器等领域对太赫兹功能器件的需求。
[硕士论文] 曹迪
通信与信息系统 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:基于人工表面等离子体激元的传输线、天线及功能器件具有单导体结构和良好的工作特性,已受到广泛关注。本文采用全波电磁仿真与实物实测相结合的方法,分析了毫米波频段人工表面等离子体激元传输线的色散特性,并在此基础上研究设计了多种基于人工表面等离子激元的新型毫米波器件。主要工作和创新概括如下:
  1、分析了毫米波表面等离子体激元结构的色散特性与其对电场约束能力间的关系,以及单元结构尺寸对色散特性的影响。结果表明,表面等离子体激元的色散特性完全由其结构尺寸所决定,通过合理的调节尺寸,即可设计出工作在目标频段的结构。
  2、设计实现由槽线到人工表面等离子体激元传输线的新型紧凑型宽带转接结构。其工作频带为20至40GHz,可覆盖整个Ka频段,插入损耗低于1dB,具有结构尺寸小、集成度高、宽带且低损耗的性能优势。
  3、分析了人工表面等离子体激元馈电的方环天线的工作模式。在此基础上,通过改变方环天线的结构长度,分别设计实现了具有垂直和水平极化特性的人工表面等离子体激元馈电的毫米波漏波天线。天线工作频带为24至33GHz,最高增益为13dBi。
  4、研究了采用双侧凹槽结构人工表面等离子体激元传输线激励贴片天线的方法。设计了工作Ka频段的新型人工表面等离子体激元馈电的贴片天线,天线工作带宽为9.9%,最大增益为6.5dBi,辐射方向图稳定,交叉极化小于-13dB,前后比大于10dB。
[硕士论文] 杨喆
光学工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:偏振光学器件、组件与系统广泛应用于光纤传感和光纤通信领域中,尤其以光纤陀螺、光纤水听器和光纤电流互感器为代表,在航空、航天、舰船等领域发挥着重要作用。偏振光学器件是构成系统或仪器的基本组件,其自身偏振特性直接关系到系统或仪器的工作性能好坏,因此,对这些基本器件进行测试是至关重要的。在偏振器件的测试中,消光比(亦可称为偏振串扰)是表征各类偏振器件、晶体、保偏光纤和光学系统等偏振特性的主要物理参数与技术指标。以干涉式光纤陀螺为例,集成波导调制器(Y波导)和光纤敏感环是其重要组成部分。Y波导的芯片消光比决定了光纤陀螺的测量精度,而光纤敏感环的整体偏振串扰特性决定了光纤陀螺的零偏稳定性。可以看出,这两个关键器件的偏振特性都影响着陀螺系统的工作性能,所以对其偏振串扰进行准确测量具有重要意义,关系到器件自身偏振性能的正确评价,以及系统整机工作性能的准确预估。
  本文针对基于白光干涉原理的,大动态范围光学相干域偏振系统的标定方法的研究与标定装置的构建展开工作,主要内容有:
  (1)针对光学相干域偏振系统标定方法进行研究,根据光学相干域偏振系统的测量原理,明确了使用偏振串扰作为传递载体的标定思想,通过分析偏振串扰的形成过程及其相互叠加的特性,提出了使用一阶偏振串扰传递标准,使用高阶偏振串扰扩大标准的标定方案。
  (2)依据标定方案进行了标定装置结构的研究,提出了使用一阶偏振串扰传递标准,并标定0-40dB范围的基于保偏光纤的标定装置的结构;使用高阶偏振串扰扩大标准,并标定-40-100dB范围的基于0°起偏器的标定装置结构。
  (3)针对实际构造标定装置的过程中由器件自身缺陷带来的误差进行分析,并设计实验验证分析结果。找到了耦合点的数量与其耦合强度、光纤长度、起偏器自身消光比这三个影响标定装置性能的因素,并给出了他们影响的大小。基于这些因素,提出了一种构建标定装置时的最优化结构的选取方法,并构建了最终的标定装置。
  (4)使用最终标定装置标定了一个实际的光学相干域偏振系统,通过对实验中误差的验证与分析给出误差修正公式,完善了整个标定方法。
  根据以上工作,我们最终提出了一个完整的用于大动态范围光学相干域偏振系统的标定方法,并根据此方法构建出了标定装置,成功标定了100dB大动态范围的光学相干域偏振系统。
[博士论文] 林涛
光学工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着有机材料在光电器件中的应用越来越广泛,有机分子的光电特性成为了一个研究重点。与无机材料多为长程有序的晶体结构相比,有机材料多以分子为单位相互堆叠而成。因此,分子间的相互作用对于有机材料的各项性能有着广泛的影响。本文主要采用理论计算的方法对三种有机分子间主要的相互作用:氢键、π-π相互作用和偶极作用进行了研究,着重讨论了这些相互作用对分子的发光、电荷传递以及对光电器件性能的影响。研究的主要内容可以分为三个部分:分子间氢键对分子荧光猝灭过程的影响,分子的共轭性以及分子间的π-π相互作用对电荷在分子间传递过程的影响以及由有机小分子制作的偶极层对光电器件性能的影响。
  在第一部分,我们以具有代表性的芴酮-甲醇(FN-MeOH)体系为研究对象,根据不同的电子态,对其中分子的几何构型进行了优化,并计算了相应的能量。通过比较芴酮分子和芴酮-甲醇体系的垂直激发能,发现分子间氢键会使分子的激发态能级发生移动。着重研究了体系在激发态下发生电荷沿分子间氢键转移的过程。采用对主要反应坐标扫描的方法,绘制了该过程的势能曲线和势能曲面。通过对计算结果的分析,证实了电荷传递会增强体系的无辐射弛豫过程。之后,我们又对两个相似的体系:二甲氨基苯甲腈-水/甲醇(DMABN-H2O/MeOH)体系和吡啶-水(Py-H2O)体系进行了相似的研究。
  在第二部分,我们从Marcus电荷转移理论和量子力学模型出发,探讨了电荷转移速率表达式中两个重要的参数:重组能和电荷转移积分。我们选取了4种具有相似共轭结构的有机小分子,计算了单分子的电荷分布和重组能,并且根据重组能的定义以及分子本身的共轭性与重组能之间的关系,发现共轭性越大的分子得失电荷能力越强。鉴于电荷转移积分与分子的前线轨道能级有关,而前线轨道能级的位置会受到分子间相互作用的影响,我们对平行排列和垂直排列的双分子体系进行了结构优化,并得到了电荷转移积分。通过对计算结果的比较,发现分子间的π-π相互作用有利于电荷在分子间的传递。
  在第三部分,我们参照静电学中两层距离接近且带有等量异号均匀面电荷分布结构的模型,对有机光电器件中用于修饰电极的偶极层的作用机理进行了讨论。我们选取了9种结构相似且具有一定偶极矩的有机小分子,其中的8种具有羧基基团,可以与金属氧化物电极表面的悬挂键反应,形成排列规则的偶极层结构。通过对这9种小分子的偶极矩进行计算,比较了不同的官能团对分子固有偶极矩的影响。之后,我们从中挑选了两种偶极矩大小相近、方向相反的材料,制作了结构简单的有机太阳能电池和有机发光二极管器件。通过比较不同器件的性能,证实了可以通过改变小分子材料的官能团调节偶极层的功能,并且验证了之前的计算结果。
[硕士论文] 程巍
信号与信息处理 浙江理工大学 2017(学位年度)
摘要:研究槽结构的特殊电特性,特别是谐振特性,可提供微波器件宽带化、差分化、小型化和多频化的新的解决方案,对无线通讯设备的发展具备重要的研究意义与应用潜力。围绕这一研究课题,本文主要做了以下工作:
  第一方面的工作是基于槽线的滤波型器件研究。首先,论文对半波长槽线做了理论分析,提出了将其滤波化的方法与相应的综合理论,并在此基础上将原型结构慢波化、差分化,亦将其应用到平衡到不平衡功分器的设计中。获得尺寸缩减、带宽增加、高共模抑制和谐波抑制等有益特性。其次分别对基于槽线的单端型宽带带通滤波器、基于槽线的周期性平衡滤波结构、基于槽线的多层无孔垂直差分化过渡结构和基于槽线的平衡到不平衡异相功分器建立物理模型与传输线模型。并且进行理论分析、仿真优化与电路板制作验证设计方案的可行性。最后对比分析了理论计算、电磁仿真与实物测量的结果,三者的一致性有效地验证了设计理论的可行性与正确性。并且以上提出的四种新型滤波型器件在移动无线通讯设备中具有重要的应用潜力。
  第二方面的工作是基于槽谐振特性的天线技术研究。首先,论文分别对加载交指电容的开口槽天线和加载集总电容的闭口槽天线进行了研究。通过挖掘槽的多谐振特性获得了槽天线小型化和多频化的解决方案。此外,论文也对整流天线做了相关研究,成功地实现了印制板集成无线能量捕捉器。其次分别对基于交指电容的小型化开口槽天线结构、基于集总电容的双频化闭口槽天线结构和微带整流天线结构建立了物理模型与传输线模型。并且进行理论分析、电磁仿真与电路板制作验证方案的可行性。最后,通过仿真结果与测试结果的对比分析,设计方案的正确性得到了很好的验证,并且相应的性能对比分析为无线通讯设备中的天线设计提供了重要的参考价值。
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