光片荧光显微镜具有光毒性低和3D成像容易等特点, 逐渐成为生物医学领域的关键设备。运用ZEMAX设计了一款光片荧光大数值孔径显微镜物镜, 该物镜具有针对常用荧光波长(460nm/509nm/590nm/620nm)成像优化﹑引入光阑结构来使物镜景深可调等特点, 从而能提高对光片厚度的适应性, 减少杂散光干扰, 增加系统信噪比。系统末端设计了微透镜阵列, 参考CMOS传感器像素尺寸调节, 提高了系统能量利用率。物镜总长小于45mm, 数值孔径为0.7, 放大倍率为40x, 工作距离为0.4mm, 性能指标均满足国家标准。

荧光粉转换白光LED具有高能效、低成本、长寿命等优势，广泛应用于照明领域，提高荧光粉转换白光LED的光效一直是该领域的研究热点。为了对白光LED的高性能封装进行设计优化和制备，采用模拟仿真以及实验测试相结合的方式，对LED芯片封装进行研究分析，采用了特制支架和双芯片封装，提高灯珠光效，在此基础上，改进了荧光粉涂覆工艺，提高了荧光粉激发效率，整体提高LED光效约6%，且研究了远程荧光粉与芯片的距离变化时LED的光效变化。

LED具有高效、节能和环保等优势, 广泛应用于照明领域, 提高LED的发光效率一直是该领域的研究难点与热点。为了降低GaN材料与空气界面的全反射现象, 提高光提取效率, 本研究探讨了类阳极氧化铝AAO(Anodic aluminum oxide)纳米结构LED器件的制备和性能。通过电感耦合等离子体(Inductively coupled plasma, ICP)刻蚀工艺的调控, 在p-GaN层表面制备了大面积有序孔洞纳米结构阵列, 可获得孔径250~500 nm, 孔深50~150 nm的准光子晶体结构, 从而大幅提高了LED的发光强度, 其中孔径400 nm、深度150 nm的纳米阵列LED相比于没有纳米阵列的LED发光强度提高达3.5倍。

基于LightTools软件分析了光在光盘纹(CD纹)微结构扩散板中的传输过程,采用注塑成型制备工艺进行实测验证,研究扩散板表面的CD纹微结构对光提取效率的影响。通过理论研究、模拟仿真和实验对比,对扩散板表面微结构进行建模和大规模分布式光线追迹。结果表明:在80 mm×80 mm照明面积范围内,相对于无微结构扩散板,CD纹微结构扩散板的光流明效率有明显提高;当线宽为200 μm时,光流明效率提升最多,提高了13.52%。根据最优模拟尺寸制备出由若干同心圆环组成的CD纹微结构扩散板,以LED筒灯为实验灯具,用积分球测量使用微结构扩散板、一般扩散板和不使用扩散板的灯具的总流明输出,得到CD纹微结构扩散板的透光率达90.6%,比一般扩散板的透光率提高了8.8%的结论。