该文构建了半球谐振陀螺(HRG)谐振子的静电驱动模型，对半球谐振子的1/2倍、1倍、2倍和更高阶频率电压信号的静电驱动力进行了理论推导分析。结果表明，该文得到的半球谐振子仅对其1/2倍、1倍及2倍谐振频率敏感，对其他频率信号不敏感。并推导出施加不同方式驱动电压信号力的大小，为半球谐振陀螺的驱动和闭环电路设计提供了依据。

液晶偏振光栅(LCPG)可实现光束非机械偏转,LCPG在实际制备中液晶分子填充不均匀会导致液晶层厚度不均匀,从而使光通过级联LCPGs有效区域的同一位置时的衍射效率降低。为了提高级联LCPGs的衍射效率,基于琼斯矩阵理论分析了驱动电压对LCPG衍射效率的影响,利用三级级联LCPGs构建光束偏转实验装置,通过施加不同驱动电压来测量光斑能量,得到衍射效率随电压的变化关系曲线。实验结果表明,当电压在2.0~2.4 V范围内时,+1级衍射效率达到0.80~0.84。

聚合物分散液晶全息光栅具有电场可调的特点,材料中掺杂纳米银颗粒, 能够有效降低光栅的驱动电压.由于聚合动力学的影响, 会造成纳米银颗粒在光栅中的非均匀分布, 即纳米银在聚合物和液晶区分布含量不均匀, 表现出不同的电场调控特性.通过等效电路建模的方法研究驱动电压阈值与所施加交流电场的频率之间的关系.根据Maxwell-Wagner效应建立纳米银分别被液晶和聚合物包围的等效电路模型, 具体研究在液晶条纹中, 纳米银含量占总纳米银比例不同的条件下, 纳米银掺杂的聚合物分散液晶全息光栅的介电弛豫时间和弛豫振荡的频率数值变化, 进一步调节驱动电场频率, 获得更低的驱动电压阈值.通过最优驱动电场频率范围来初步确定纳米银在光栅中的分布结构, 并证明纳米银颗粒集中在液晶条纹, 少量分布在聚合物条纹中.

降低CCD的转移驱动电压摆幅对于减小器件的功耗有着积极的作用。通过对CCD电荷转移过程的原理进行分析, 建立了CCD转移驱动电压摆幅的仿真模型, 并从势垒注入、多晶硅电极间隙、栅介质层厚度等方面进行了仿真分析, 找出了影响CCD转移驱动电压摆幅的关键因素, 同时利用该模型得到了降低CCD转移驱动电压摆幅的优化条件。最后采用仿真结果进行了流片验证, CCD的驱动电压摆幅由原来的7V降低到了4V, 验证了仿真结果的有效性。

共面转换液晶显示器(IPS-LCD)由于其优异的视角特性和色彩还原能力在TFT-LCD中得到了广泛应用, 然而响应速度慢的缺点始终限制着其在高端液晶显示器中的发展。本文中提出一种凸起电极结构的共面转换液晶显示器, 并采用TechWiz软件模拟了该结构的电光特性。与传统IPS-LCD相比, 我们提出的新结构IPS-LCD的驱动电压降低了2.3 V。在响应时间方面, 尽管驱动电压降低了, 但是由于凸起电极改变液晶层中的电场状况, 因此上升响应速度得到了一定提高。此外, 凸起结构减小了液晶层的等效盒厚, 因为下降时间正比于液晶盒厚的平方, 所以下降响应速度也得到了明显提高, 该结构的整体响应速度相比传统结构提高了大约38%。

彩色液晶显示器件(CLCD)在相同电压驱动条件下,各波长电光特性有很大差异,从而对图像显示的色彩饱和度有较大的影响。用UV-Vis8500型双光束紫外/可见分光光度计测量在不同电压驱动下负性TN-LCD,STN-LCD和VA-LCD的电光特性,分析比较其三基色的电光特性、阈值特性和陡度随波长的变化关系。结果表明,TN-LCD的Vth、Vsat和V50随波长的增大而减小,而Vth、Vsat和V50减小的快慢基本一致;STN-LCD的Vth、Vsat和V50随波长的增大而减小,而Vth、Vsat和V50减小速度在各波长上快慢不一;VA-LCD的Vth、Vsat和V50都是随着波长的增加而逐渐增大,而Vsat增大速度比V50快,V50增大速度比Vth快。对常用三种不同负性液晶显示器件驱动电压的选取进行比较分析,其结果为CLCD选取驱动电压提供一定的指导作用。

彩色液晶显示器件(CLCD), 在相同电压驱动条件下各波长透射率有很大的差别, 从而引起图像显示的色彩饱和度或还原性不够。用UV-Vis8500型双光束紫外/可见分光光度计测量在不同电压驱动下负性VA-LCD的电光特性, 对三基色的阈值特性和阈值特性随波长变化关系进行分析。结果表明, 阈值电压Vth, 饱和电压Vsat和中值电压V50都是随着波长的增加而逐渐增大, 并且饱和电压与阈值电压之差随着波长的增加而变大。对常用三种中心波长500.0 nm、550.0 nm和600.0 nm的中值电压V50作为驱动电压进行分析, 其结果为CLCD选取驱动电压提供一定的指导作用。

为了降低数字微流控芯片的驱动电压, 将传统的方形驱动电极结构设计为半月形, 并研究了不同参数的半月形驱动电极降低驱动电压的效果。首先, 根据介电湿润的基本原理分析了不同驱动电极形状对降低驱动电压的影响。然后, 通过流体体积法(VOF)对液滴的运动过程进行建模和数值仿真; 根据数值仿真结果对比分析了不同结构参数的半月形驱动电极随驱动时间的运动过程。最后, 设计了4种不同结构参数的半月形驱动电极芯片, 并对其驱动液滴的效果进行了试验验证。结果表明: 研制的4种半月形驱动电极微流控芯片中, 电极圆弧直径等于电极长度结构的芯片其驱动电压比其他3种电极结构的芯片的驱动电压至少降低了15.6%, 而且可以在16 V的驱动电压下使1 μＬ去离子水液滴的运动速度达到1.6 cm/s, 是设计为半月形驱动电极中的最优设计。实验数据证明了电极圆弧直径等于电极长度的半月形驱动电极结构可有效降低微流控芯片的驱动电压。

为了提高基于可调Fabry-Perot(F-P)滤波器光纤光栅(FBG)解调系统的性能,根据可调F-P滤波器的特性,研究了不同驱动频率下光纤可调F-P滤波器的响应情况。实验中通过数据采集卡和LabVIEW软件平台得到滤波器不同输出波长所对应的电压,绘制出不同频率下电压—波长曲线。分析了在驱动电压频率改变时滤波器透射波长随电压的变化情况,发现直线拟合所得斜率有随频率增加单调递减的趋势,10 Hz、100 Hz和200 Hz与1 Hz的斜率误差分别为0.69%,5.10%,6.49%。实验数据分析表明,采用区分频率选择不同多项式拟合可以减小该误差对解调系统的影响。