深紫外发光二极管（Deep-ultraviolet light-emitting diode,DUV-LED）具有环保无汞、寿命长、功耗低、响应快、结构轻巧等诸多优势, 在杀菌消毒、生化检测、医疗健康、隐秘通讯等领域具有重要应用价值。近年来, 深紫外LED技术取得了快速发展, 主要体现在光效和可靠性的不断提高, 这一方面得益于芯片制造过程中氮化物材料外延和掺杂技术的进步, 另一方面归功于深紫外LED封装技术的发展。但是, 与波长较长的近紫外和蓝光LED相比, 深紫外LED的光效和可靠性仍有很大提升空间。本综述重点对深紫外LED封装关键技术进行了系统分析, 包括封装材料选择、封装结构设计、封装工艺优化、反射光损耗机制以及结温和热管理等, 同时从提高光效与器件可靠性角度阐述了深紫外LED封装的最新研究进展, 并对后续技术发展进行了展望。

为了充分利用LAMOST望远镜, 实现对银河系不同星族的分布与整体性研究, 以及极端贫金属星元素丰度测定等科学目标, 研制了LAMOST高分辨率光谱仪, 光谱分辨率R≥30 000, 光谱覆盖范围380~740 nm。在充分考虑台址因素与现有条件后, 采用中继倍率07倍的准白瞳设计方案, 使用大芯径光纤、拼接大光栅、棱栅组合式横向色散器、缝前像切分器等措施来满足性能要求。进行了效率估算与杂散光分析, 光谱仪本体效率峰值大于30%, 杂散光照度占CCD总照度的255%, 信噪比为1601 dB。试运行阶段实测了太阳光谱, 温度稳定性达到±003 ℃, 光谱仪效率峰值约为335%, 满足稳定、高效的运行要求。

基于能量守恒定律和网格划分法，设计了一种实现LED阵列近场均匀照明的自由曲面大角度透镜，其内曲面为椭圆形曲面、外曲面为自由曲面.根据能量守恒定律建立映射关系，对光源和目标面进行网格划分，并结合折射定律，迭代求解出外自由曲面数据点.分析了椭圆形内曲面的长短轴比值对透镜菲涅耳损耗和照度均匀性的影响.结果表明：短轴与长轴的比值在0.35~0.55时，出光效率和照度均匀性最佳.通过反馈优化法对LED阵列进行优化，重新划分网格，使叠加部分光照度减弱，提高了整体光照均匀性.仿真结果表明：仅对透镜外自由曲面的面型数据点进行优化，在目标面高度为80 mm，透镜出光角度为157 °时，优化后的整体光照均匀度由优化前的0.40提高到0.84，出光效率大于0.9.

传统的数字光处理(DLP)技术无法收集利用数字微镜(DMD)芯片上微镜处于 “OFF”态时反射的光线，针对这种缺陷，提出一种基于新型导光管的微型DLP投影光学系统的设计方案，该系统包括LED、导光管、色轮、准直系统和投影透镜。提出在锥形导光管的基础上加上一根弯型的导光管和复合抛物面聚光器(CPC)用来收集被DMD反射的多余的光线。先用非成像光学的理论分析和计算出各部分的相关参数，再用ZEMAX软件对准直系统和投影透镜进行结构优化，最后用TracePro软件建立模型并仿真，仿真结果表明：随着“OFF”态微镜数量的增加，收集光管提高系统光能利用率的能力先增加后减小。相比没有收集光管的情况，当DMD芯片上处于“OFF”态微镜数量为50%时，导光管提高的光能利用率最多，为5.91%。

针对导光板(LGP)网点分布设计进行了研究，提出了以导光板网点最佳平均密度(BANDD)范围的定义来阐述导光板网点的最优化设计。根据导光板导光理论建立背光源模组(BLM)的光学模型，并仿真了模型在不同均匀网点密度(NDD)下性能的变化，结果表明在0.1~0.4 之间的网点密度其出光效率与均匀性达到相对平衡。进一步对0.1~0.4范围内的网点密度进行网点排布优化以提高其均匀性，仿真结果表明网点密度在0.2~0.35范围内的网点可以达到设计阶段对均匀性指标的要求。加工了相应的实验样品，验证了导光板最佳平均网点密度范围在0.25 左右，与理论相符合。该研究结果对于实际开发具有一定的指导意义，将有助于加快背光源模组的开发进度，减少开发版次，并降低背光源模组的开发成本。

针对现有自适应前照灯技术存在的照明模式少、对光线控制不精准、光能利用率低和散热难度大等缺点,提出一种基于发光二极管(LED)和复眼透镜的自适应前照灯设计方案,以数字微镜为核心,利用复眼透镜在数字微镜上形成均匀且具有明暗截止线的光斑,并用复合抛物面聚光器（CPC）和弯形导光管收集多余的光线重新利用,通过控制数字微镜上微镜的翻转位置和翻转频率实现欧洲经济委员会(ECE)标准中“近光（Passing beam）”的4 种照明模式.仿真结果表明:4 种照明模式的平均光能利用率为43.62%,配光结果满足ECE R123 标准,数字微镜上有59.46%的微镜工作且没有微镜一直处于“OFF”态,光能利用率高,散热难度小.

针对LED单自由曲面透镜近场大角度照明均匀性不足和出光效率低等问题, 基于边缘光线理论和网格划分法, 设计了内曲面为椭圆型, 外曲面为自由曲面的LED双自由曲面大角度透镜.透镜内曲面对LED入射光线进行发散, 外曲面对出射光线方向进行控制, 实现大角度均匀照明, 并减少全反射损失, 提高出光效率.采用扩展光源文件对透镜模型进行光学仿真, 并利用反馈优化法对外曲面进行优化, 提高近场的照度均匀性.研究表明: 在相同近场距离条件下, 出光角度为143°、151.8°时, 单自由曲面透镜照度均匀性为0.55和0.40, 出光效率为92.0%和80%, 而所设计的双自由曲面透镜照度均匀性为0.84和0.85, 出光效率为98.8%和95.0%, 照明效果明显改善.

从平衡两路图像对比度的角度，采用双硅基液晶(LCoS)芯片设计了一种实用的微型立体投影光学引擎。光学引擎中双LCoS芯片分别用于调制左右眼的图像，一个白光LED作为投影光源，两个标准的MacNeille偏振分光棱镜(PBS)用于产生两路偏振方向相互垂直的高偏振度光束。整个引擎设计简单，结构紧凑，其尺寸约为105 mm×28 mm×25 mm。测量了本设计中光学引擎的各部件的实际参数值，根据所测量的数据通过理论计算得到：左右两光路的对比度完全平衡且均为641，光效率均为3.61%，整机的光通量为20 lm。

照明系统是液晶投影仪的重要组成部分,它将直接影响到投影仪的光能利用率以及色彩等系统性能。对于复眼照明系统,复眼透镜的良好设计可以大大提高系统的能量利用率。在对液晶投影照明系统的原理进行分析的基础上,提出了两种复眼透镜的设计方案。两种方案均采用矩形子复眼,便于设计和加工。通过对复眼透镜中每个子复眼进行偏心以及改变其形状大小来提高系统能量利用率。计算机模拟结果表明,两种设计方案与传统设计相比,在光能利用率上分别提高了16.5%和26.3 %,并且具有较高的均匀性。最后,还对两种复眼透镜的设计方案进行了分析和比较。