通过有限元分析, 利用COMSOL软件模拟计算了Nano-LED 半极性面InGaN/GaN单量子阱距离边缘不同位置的应变和压电极化分布, 并结合模拟得到的量子阱极化电场, 采用Silvaco软件计算得到了Nano-LED InGaN/GaN单量子阱距离边缘不同位置的发光光谱。应变和压电极化分布结果表明, 其在距离半极性面量子阱边缘100 nm的范围内变化明显。然而, 在半极性面内部, 应力释放现象消失, 压电极化电场变强, 量子限制Stark效应导致InGaN/GaN单量子阱发光强度降低。发光光谱分析表明, 60 mA工作电流下, Nano-LEDInGaN/GaN半极性面量子阱边缘位置的光谱峰值最大蓝移达21 nm, 其原因在于边缘的应力释放作用。Nano-LED非极性面和半极性面的整体光谱分析表明, 在固定Nano-LED高度条件下, Nano-LED的直径越大, 半极性面占比越高, 器件整体发光光谱的双峰值现象越明显, 这将为多波长Nano-LED器件的设计提供借鉴。

为了解决尺度变化对目标跟踪的影响, 本文在颜色特征跟踪算法的基础下提出了一种多尺度目标跟踪算法。该算法通过训练位置和尺度两个相关滤波器以实现自适应尺度跟踪。首先通过最小二乘分类器学习获得位置相关滤波器, 采用主成分分析法对颜色特征进行降维, 计算响应的最大值作为下一帧目标中心位置; 接着根据设定的尺度因子在中心位置周围形成多个大小不一的矩形区域, 并计算每个区域的颜色特征; 学习每个区域的颜色特征, 获得尺度相关滤波器, 并采用正交三角分解对尺度相关滤波器进行降维; 然后根据响应的最大值确定跟踪目标的尺寸; 最后对目标的位置和尺寸进行更新。通过对13组挑战性的视频序列进行测试, 结果表明, 本算法不仅对目标尺度变化具有一定的适应性, 而且对光照变化、快速运动、运动模糊等复杂情况下, 均具有鲁棒性, 多项性能指标均优于目前跟踪性能先进的算法。

光诱导功能退化是胶体量子点在应用中面临的主要挑战之一, 本文针对这一问题研究了使用磁控溅射沉积SiO2薄膜形成钝化层来提高CdSe/ZnS量子点发光稳定性的方法。首先,通过三正辛基膦辅助连续离子层吸附反应方法合成了615 nm发光的红色CdSe/ZnS量子点。然后将量子点旋涂在SiO2/Si基片上, 再通过磁控溅射方法在量子点上沉积了厚度为20 nm的SiO2薄膜作为钝化层。使用连续波激光光源分别在空气气氛和真空条件下照射样品, 研究了经过不同照射时间后钝化和未钝化量子点的稳态光致发光光谱。结果表明, 随着照射时间的延长, 没有SiO2钝化的量子点的PL强度显著降低、PL峰值发生蓝移、FWHM不断增大。对比研究发现, 由于SiO2薄膜能够阻挡空气中的水和氧, 减缓了量子点表面的光诱导氧化现象, 因此显著提高了CdSe/ZnS量子点的稳定性。

随着人口老龄化,年龄相关性白内障患者日益增多,通过植入人工晶状体可以使白内障患者的视力基本得到恢复。由于白内障患者对术后的视觉质量要求越来越高,个性化设计的人工晶状体已逐渐在临床上推广使用,而多焦点人工晶状体的出现,则成功解决了单焦点人工晶状体术后难以解决的近视力问题。对人工晶状体的发展历史做了简要的阐述,详细地说明了单焦点和多焦点人工晶状体的设计思想及特点,介绍了多焦点人工晶状体的发展现状,最后对人工晶状体未来的发展进行了展望。

为了制备大面积周期性微纳米结构以提高LED的发光效率, 建立了劳厄德(Lloyd)干涉光刻系统。简单分析了该干涉光刻系统的工作原理, 并介绍了利用干涉曝光工艺制备一维光栅、二维点阵、孔阵列等纳米结构图形的具体实验过程。最后对纳米图形进行结构转移, 制备出了金属纳米结构。实验结果表明: 利用劳厄德干涉光刻系统, 可以在20 mm×20 mm大小的ITO衬底上稳定制备出周期为450 nm的均匀光栅或二维点阵列图形结构, 它们的占空比也是可以调节变化的。

依据耦合模和传输矩阵理论, 设计了一个新型单微环三耦合点的可调谐微环滤波器模型, 并模拟仿真了输出端口的光谱特性。 模型结构中, 采用热光性质稳定的绝缘硅材料, 通过改变反馈波导的长度和温度实现对输出光谱的分析与调制。 仿真结果表明, 当耦合系数k=0.018时, 模型结构的自由光谱范围可近似认为达到43.8 nm, 品质因子可达1.25×105, 作为滤波器保持了很窄的带宽, 很高的品质因子和较大的自由光谱范围, 得出通过改变反馈波导的温度或长度可实现特定谐振波长处滤波效果显著改善的结论, 最后给出了相应的光谱曲线。

在传统脊状等离子体波导的基础上设计了一种带有增益介质层的新型混合脊状等离子体波导, 其结构中的介质层部分包含两个区域: 前区为单一介质, 后区的脊是由2种介质构成的双层脊区。采用二维时域有限差分方法分析了波导结构的传输特性, 得到了TM模下的电场分布图, 并对输出功率以及传输损耗与结构参数和介质折射率的变化规律进行了讨论。结果表明, 在波导中引入的增益介质材料磷化铟后其损耗达到-6 dB/μm。此种波导结构对于光集成芯片的研究与制作具有重要意义。

基于两点耦合和光波干涉控制相移思想提出U型波导耦合单微环的谐振滤波器结构。利用传输矩阵法推导了此结构的数学模型，采用Matlab模拟了输出端口谱线形状。当微环与U型波导的两个耦合点之间的距离为微环周长的整数倍时，此新型微环谐振滤波器比传统的双直波导耦合单微环滤波器的自由光谱范围增加1倍。针对该结构参数，同时讨论了耦合系数对输出谱线的影响，得出当耦合系数为0.018时，输出谱线具有最佳的消光比，同时保持窄的带宽和高的品质因子。

采用便携式近红外光谱仪, 结合偏最小二乘回归法, 研究了牛奶脂肪、 蛋白质和干物质含量的测定方法, 建立了近红外漫反射定量分析模型。 结果显示, 脂肪、 蛋白质和干物质模型相关系数(R2)分别为0.98, 0.95, 0.98, 建模集标准残差(RMSEC)分别为0.187, 0.105, 0.217, 验证集标准残差(RMSEP)分别为0.187, 0.120, 0.296, 相对分析误差(RPD)分别为5.02, 2.60, 3.20。 同时探讨了各成分间的相关性, 发现脂肪与干物质间具有很好相关性(R2=0.921), 因此可通过脂肪模型预测来计算干物质含量, 提高了干物质的检测精度。 研究表明, 采用便携式近红外漫反射模式可为牛奶成分的现场检测提供一种无损、 快速的新方法。

采用0.35 μm 双栅标准CMOS工艺设计和制备了叶型硅发光器件。叶型硅发光器件由3个楔型器件的组合而成, pn结结构为n阱/p+结。使用奥林巴斯IC显微镜测得了器件的显微图形, 并对器件进行了电学特性测试。器件工作在雪崩击穿下, 开启电压为8.8 V, 能够发出黄色可见光; 正向偏置下, 器件开启电压为0.8 V。在与已经制备的楔型器件比较时发现, 器件发光受串联电阻分压影响, 并且有点增强发光现象, 这些情况均与器件的电极布局有关。