提出一种基于LED角度照明优化模式的傅里叶叠层显微成像方法。首先,根据LED、孔径和样品之间的关系,获取傅里叶平面可扩展的理论频谱范围;其次,使用图像质量评价指标衡量不同照明方式下的重建图像质量差异,构造任意单个LED对整体重建结果影响的差异函数;然后,通过对差异表达式的分析与仿真,制定了最佳的角度照明策略,设计出一种基于菱形采样方法来加速傅里叶叠层显微成像的实现过程;最后,采用主观和客观的评价指标对仿真和实验的有效性进行评估。结果表明,本文方法在保持重建质量的前提下有效提高了成像效率,其效率可提高到传统方法的3.85倍。

以往研究发现平面内扭转（In-Plane Switching, IPS）模式蓝相液晶显示器件的图像显示对比度明显低于理论预期。本文对导致这一问题的物理原理进行理论分析和实验验证, 据此提出改进的菱形电极结构设计以解决这一问题。实验证明, 调整走向后的IPS电极结构能使蓝相液晶显示器件的暗态漏光减小2/3, 使其显示对比度提升至10 000∶1以上。基于这一实验发现, 本文提出了全新的菱形电极结构设计, 以求获得高对比度显示效果。除此以外, 采用Techwiz仿真分析改进后的菱形IPS电极蓝相液晶显示器件的电光特性, 发现其伽玛偏移和灰度反转可分别减小3/4和2/3, 并且其驱动电压和透过率与传统IPS模式蓝相液晶显示器件相仿。可见, 基于改进的菱形IPS电极结构的蓝相液晶显示器件相较传统蓝相液晶显示器件具备更好的显示性能和市场竞争力。

提高微混合器雷诺数的适用范围和混合强度是微混合器设计的发展趋势。本文基于非对称分离重组混合原理设计、制作了一种3D-不对称菱形被动式微混合器, 并借助数值分析方法和可视化实验对混合强度和混合状态的变化进行了研究。研究发现: 在低Re(0.01~10)范围内, 两组分间的混合以扩散混合为主, 随着Re的增加, 流速对混合强度的影响有一定下降; 在较高Re(10~200)范围内, 受流速增加的影响, 流体间不平衡微流惯性碰撞逐渐成为影响混合的主要因素。此时, 混合强度随流速的增加逐渐增强并趋于平稳。对Re在0.01~200内的微混合器展开研究, 分析了宽缝比Ws/S、分合角θ、宽厚比H/S等结构尺寸对混合强度的影响。通过综合考虑流体混合强度和通道压降的变化情况, 确定最佳通道结构尺寸为Ws/S=0.2、θ=45°、H/S=0.5, 此时微混合器的混合强度可维持在78%以上。与传统平面对称分合式混合器相比, 设计制作的3D-不对称菱形被动式微混合器混合强度有较大的提高, 验证了本文设计结构的有效性。

提出了一种新型的菱形微带曲折线慢波结构。该结构可适用于低电压、宽带宽、中等功率水平的高效率毫米波行波管。和传统的慢波结构相比, 微带曲折线是一种平面结构, 因此其加工工艺可采用2维微细加工技术。该结构可以用带状电子束进行注-波互作用, 并且不需要额外的电子束通道。给出了菱形微带曲折线慢波结构在140 GHz的色散曲线和注-波互作用模拟分析。研究结果显示：在输入功率为40 mW, 带状电子束的电流和工作电压分别为90 mA和7 kV的条件下, 该微带曲折线行波管可以获得数十W功率输出, 互作用效率可达14.3%, 瞬时3 dB带宽为18 GHz(132～150 GHz)。

从理论和实验两方面研究了涡旋光束经菱形光阑后远场的衍射图样。结果发现，夫琅禾费衍射图样中暗条纹的数目正好等于入射涡旋光束的拓扑电荷数的数值，而每个暗条纹的中心都是一个相位奇点。基于这个衍射特性，提供了一种测量光学涡旋轨道角动量的简易方法。

金属纳米粒子的光学性质与金属纳米粒子的组成、形状、尺寸及周围的介电常数有关。利用时域有限差分法研究菱形纳米粒子的尺寸与其消光特性关系, 发现粒子尺寸的大小对其消光谱共振峰有较大影响, 随着粒子尺寸的增大, 消光谱共振峰可分裂成两个或多个共振峰。而且在可见光范围内波长大于480 nm的区域, 表面等离子体共振峰是偶极子激发模式; 而在波长小于480 nm的区域, 共振模式则比较复杂, 有偶极子模式, 也有多极子模式。计算表明, 波长为480~ 600 nm区间与波长大于600 nm的区间, 菱形纳米粒子的尺寸对消光光谱的峰值和谱线宽度影响不同。在波长为480~600 nm之间, 短轴为140 nm时, 其消光效率最高。