对蓝宝石-氮化镓异质膜系统的界面应力进行有限元模拟分析,研究了从生长温度(1373 K)降到室温(300 K)的过程中系统界面应力的分布情况及其影响因素,并通过理论计算验证了所建模型的合理性。模拟结果显示:系统界面应力沿径向分布均匀,只有在边缘处界面应力急剧增大。当不考虑边缘效应,分别改变氮化镓膜或蓝宝石衬底厚度,保持另一厚度不变时,薄膜系统界面应力极大值出现在蓝宝石衬底与氮化镓膜厚度之比ds/df≈1.5处,极小值出现在ds/df≈4.3处,说明薄膜系统界面应力大小不仅仅取决于热膨胀系数的差异或温差,受膜厚比的影响也很大。模拟还发现,由于晶格失配产生的应力远远大于因热失配产生的应力。

为减小大口径光学窗口对系统入射光线的影响, 提高光学窗口性能及光学系统成像质量, 提出了基于普通环带支撑的中间环带辅助支撑形式, 并在不同口径、径厚比及遮拦比状态下比较两种支撑方式对光学系统波前误差的影响。与普通环带支撑方式相比, 采用中间环带辅助支撑形式可以降低90%的由窗口引入的波前误差, 该方式对径厚比为100/1的窗口的支撑效果可以达到普通支撑方式下径厚比为100/3的窗口类似的支撑效果。因此, 中间环带辅助支撑形式可以有效提高窗口支撑效率、减小窗口厚度及质量、降低窗口对入射光线的体吸收率。

为实现一维光子晶体更优越的滤波特性引入渐变折射率缺陷层,可抑制某些特定频率的电磁波, 产生光子禁带。利用时域有限差分(FDTD)法严格求解麦克斯韦方程组,研究了缺陷层折射率变化为 抛物线型时对应的透射率谱线,分析了周期介质层的折射率比、厚度比及周期数对滤波性能的影响。 结果表明:增加折射率比,含梯度折射率缺陷层的一维光子晶体可实现更大的滤波带宽;改变厚度比 可影响透射峰位置;改变周期数可影响透射率。研究结果对提高光子晶体滤波器性能具有一定参考价值。

采用磁控溅射的方法在Si衬底上生长Fe/Si多层膜, 退火后形成了硅化物薄膜。利用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、原子力显微镜(AFM)研究了Fe/Si膜厚比和退火温度对薄膜结构特性的影响。研究表明, 当Fe/Si膜厚比为1/2, 预先在衬底上沉积Fe缓冲层, 退火温度为750℃, 形成的硅化物为β-FeSi2, 晶粒的平均尺寸大约为50nm, 且分布得比较均匀。如果Fe/Si厚度比为1/1或3/10时, 形成的硅化物为ε-FeSi。随着退火温度的升高, Fe/Si之间的相互扩散逐渐增强, 当退火温度为1000℃时, 形成了富硅的二硅化物的高温相α-FeSi2。

根据实验室设计的单层微测辐射热计所采用的Si3N4和SiO2双层膜复合支撑结构工艺，分别利用力学的等效截面方法和复合材料热导公式，从理论上推导了微桥桥腿正应力和热导的解析表达式.分析在其它因素不变的情况下，仅调整Si3N4和SiO2两者厚度比值(m)对微测辐射热计力学和热学性质的影响,并用ANSYS有限元仿真的方法验证了理论推导.

建立了悬臂梁单晶压电振子的发电测试系统,针对压电晶体与磷青铜基板材料的厚度比对单晶压电振子输出电压的影响进行了有限元分析,得出了压电晶体与磷青铜基板材料的最佳厚度比并进行了实验验证,同时对具有最佳厚度比的单晶压电振子进行了压电发电能力测试。研究结果表明,当压电晶体与磷青铜金属基板的最佳厚度比为0.5时,单晶压电振子的输出电压最大,有限元分析与实验结果基本吻合。单晶压电振子输出电压随着负载的增大而增大,而输出功率并不随负载的增大而增大。压电振子存在一个最佳负载,当负载与压电振子内阻相匹配时,输出功率最大,能量转化效率最高。单晶压电振子在负载为50 kΩ时,输出电压最大可达5.4 V;当负载电阻为10 kΩ时,负载与压电振子内阻匹配良好,输出功率达到最大为1.18 mW,产生的能量能满足网络传感器等低耗能电子产品的供能需求。

根据单轴晶体的双折射效应及偏光干涉原理,利用Muller矩阵,对Lyot滤光片的设计原理进行了分析,指出该滤光片中各晶片对最小厚度晶片的厚度比可以有非整数比存在,给出了厚度为整数比和非整数比两个设计实例,并对其透射光谱进行了比较和讨论。