为了能够设计出具有反射功能的导模共振光栅, 采用光栅的等效介质理论、平面波导理论以及严格耦合波法, 进行了理论分析和实验验证, 设计了在TE偏振下波长850nm处具有反射共振的导模共振光栅。利用严格耦合波法, 计算并分析了光栅参量、入射角以及波导层厚度对共振波长和线宽的影响。结果表明,随着占空比的增大, 共振波长会红移, 而共振线宽会随着占空比的增大先增后减, 占空比为0.5时线宽能达到最宽;共振波长会随着光栅周期和波导层厚度的增大而增大, 但线宽几乎不变, 当周期从490nm增加到520nm时, 共振波长红移了将近50nm,而当波导层厚度从217nm增加到251nm时, 共振波长红移了将近25nm;光栅厚度变化对共振波长和共振线宽影响很微弱,当入射角是垂直入射时仅有一个共振峰, 但是当入射角不为0°时会出现两个共振峰, 并且两个共振波长随着入射角度的变大一个会蓝移而另一个则红移。该研究为实际制备反射导模共振光栅提供了理论指导。

光纤光栅(FBG)传感器具有灵敏度高, 测量量程大, 抗电磁干扰能力强, 耐高温能力强等诸多优点, 在爆炸冲击测试领域具有广泛的应用前景。针对空腔爆炸压力变化历程对压力传感器的性能要求, 设计了一种抗冲击FBG压力传感器。传感器采用圆平膜片作为承压面, 利用均匀压力作用下的挠度拉伸FBG产生位移。对传感器的力学模型进行了理论计算, 并进行了有限元仿真, 理论分析与数值模拟计算结果误差小于2%。使用标准压力源对传感器进行了标定, 获得最终的压力灵敏度为545.187 kPa/nm, 线性度相关度为99.998%。根据空腔爆炸现场防护需求, 设计了有效的抗爆防护装置, 并将该传感器成功用于空腔爆炸爆后气体压力变化历程测量, 取得很好的测试效果。

为了提高发光二极管（LED）的光提取效率, 并比较不同光栅形状对LED光提取效率的影响, 采用严格耦合波法优化了与矩形、等腰三角形、等腰梯形光栅分别集成的倒装LED, 使它们出光面透射率达到最优, 随后使用有限时域差分法模拟计算它们的光提取效率。经过模拟计算和理论分析可得3种不同结构LED最优光栅参量（光栅占空比f、光栅周期p、光栅厚度h）和过渡层厚度d分别是: f=0.35,p=150nm,h=80nm,d=190nm;f=0.45,p=175nm,h=80nm,d=190nm; f=0.7,p=150nm,h=80nm,d=190nm。结果表明, 3种最优的LED结构在波长0.4μm～0.5μm范围内, 矩形光栅倒装LED和等腰三角形光栅倒装LED出光面透射率相同, 等腰梯形光栅倒装LED出光面透射率最低;由于光透射率最低, 导致等腰梯形光栅倒装LED光提取效率较低, 最高仅为58.07%, 但是由于等腰三角形光栅倒装LED特殊的光栅形状加上高的光透射率, 其光提取效率可以达到77.75%。此研究可以为制备高光提取效率LED提供理论方法指导。

为了提高倒装发光二极管(LED)的光提取效率, 提出在蓝宝石衬底出光面上制备一层SiO2介质光栅, 形成表面光栅倒装LED结构。利用RSOFT软件的CAD模块建立表面光栅倒装LED模型, 随后使用RSOFT软件的LED模块模拟并优化该表面光栅倒装LED。通过模拟优化和理论分析可得, 当p-GaN层厚度hp=220 nm, n-GaN层厚度hn=100 nm, 蓝宝石衬底厚度hs=130 nm, 光栅周期p=260 nm, 光栅厚度hg=20 nm, 光栅占空比f=0.02时, 表面光栅倒装LED的光提取效率可以达到49.12%, 相比于普通最优倒装LED的光提取效率(30.56%)提高了63%。本研究可为后续设计高光提取效率的LED提供参考, 同时亦可为制备器件提供理论指导。

为提高发光二极管(LED)的光提取效率，分析了光栅形状(矩形、等腰梯形、等腰三角形)对提取效率的影响；基于等效介质理论和严格耦合波法，优化了集成不同形状光栅的LED。利用有限时域差分法，模拟计算了三种不同最优结构LED的光提取效率。研究结果表明，在0.4~0.5 μm波长范围内，等腰三角形光栅倒装LED的光提取效率均在70%以上，最高可达77.75%，而梯形光栅倒装LED的光提取效率最低，最高仅能达到58%。

针对高精度惯导输出信息的频率有限，不能很好地满足移动卫星通信控制精度的问题，提出了一种基于数据拟合插值的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波姿态估计算法。通过采用三次样条插值提高高精度惯导输出数据的频率，增加系统单位时间内的估计次数；通过自适应卡尔曼滤波算法不断修正滤波误差，避免系统因参数匹配不当引起的滤波发散。实验结果表明：数据拟合插值弥补了系统数据更新频率低的不足，自适应滤波提升了系统应对不同环境的鲁棒性。天线波束姿态估计精度和测控精度也得到明显提高，满足宽带移动卫星通信的波束指向需求。

为解决组合导航姿态估计航向角可观性弱, 姿态估计精度低、易发散的问题, 提出了一种单基线GPS辅助观测的组合导航姿态估计算法, 通过四元数与修正的Rodrigues参数相互切换避免了四元数加权均值计算和协方差奇异问题, 确保了四元数的规范化; 通过有效利用单基线GPS航向角辅助观测, 改善航向角的可观性, 提高了三维姿态角的估计性能; 通过使用开关自适应UKF算法, 提高了算法的适用性和姿态估计的精度。实验结果证明,UKF姿态估计的精度优于EKF, 最终三维姿态角的最小均方误差均在0.36°以内, 估计误差均在0.5°以内, 满足了宽带移动卫星通信的波束指向要求。

针对动中通系统低成本姿态估计计算复杂、易受侧滑角和机动加速度等外界因素干扰的问题, 提出一种基于超球体采样无迹卡尔曼滤波算法, 融合微机械陀螺、加速度计和单基线GPS, 对载体姿态进行精确估计。为了提高姿态估计的实时性, 采用超球体采样减少无迹卡尔曼滤波器的采样点数量, 在不影响精度的前提下, 有效降低了算法的计算量；此外, 加速度计姿态角测量值在加速、转弯行驶过程中会受到机动加速度的影响, 为解决这一问题, 通过单基线GPS提供的速度、侧滑角信息进行机动加速度补偿。行车实验表明, 提出的低成本姿态估计方法估计精度较高, 在降低成本的同时能够满足宽带移动卫星通信波束对准要求。

使用柠檬酸钾(C6H5K3O7)作为电子注入材料，制备了多层有机电致发光器件。当柠檬酸钾阴极修饰层厚度为0.5 nm时，得到3.6 cd/A 的发光效率，高于0.5 nm LiF作阴极修饰层时的发光效率(2.5 cd/A) 。器件的开启电压相比0.5 nm LiF作阴极修饰的器件降低了0.5 V。实验结果表明，柠檬酸钾(C6H5K3O7)是一种良好的电子注入材料。