利用电子给体材料mTPA-PPI和电子受体材料PO-T2T，实现了一种具有显著热活化延迟荧光特性的激基复合物，通过时间分辨谱技术，探明了mTPA-PPI∶PO-T2T间激子的反系间窜越、瞬时荧光、延迟荧光等激子动力学过程；研制了基于mTPA-PPI∶PO-T2T双母体的高性能磷光OLED器件，通过高效的反系间窜越过程，提升了三线态激子的利用率，有效提高了器件效率，缓解了高电流密度下的效率滚降。基于激基复合物双母体红光磷光器件的最大电流效率、功率效率、外部量子效率分别为20.3 cd/A，18.6 lm/W和11.54%，分别是单母体器件的1.4，1.2，1.5倍，此外，双母体器件的最高亮度高达25 410 cd/m2，是单母体器件最高亮度的3.9倍。

基于弯曲的罗丹明B(rhodamine B)掺杂聚合物微米线, 搭建了Y型分束器、微米线-环形腔耦合结构等典型微米光子回路; 采用锥形光纤耦合的方式, 将光能量导入回路并在微米线中激发荧光; 通过移动锥形光纤增加光的传输距离, 分析能量的输出强度与传输长度之间的关系。研究发现, 通过激发出的荧光光路强度, 可显示回路中的能量沿微米线轴线周期性地衰减振荡, 并在微米线弯折处发生相位跃变; 回路输出端能量随传输距离的增加呈周期性变化, 且在半个周期内, 可将Y型分束器分光比从1.3调节到2.4(＜2 μm), 使耦合结构中单个输出端的强度峰谷比达到2.1(＜6 μm)。利用锥形光纤耦合激发出的荧光, 可在远场直接显示回路的能量传输状态, 并在传输距离改变时对能量的耦合情况进行实时反映, 实现回路输出性能的大范围调节, 为复杂微光子器件的搭建及性能调节提供了一种直观、简便的方法。

本文采用分步相位屏方法来仿真椭圆涡旋光束在海洋中的实际传输情况，并对椭圆涡旋光束在海洋湍流中的传输光强和闪烁因子进行了仿真。研究发现，椭圆涡旋光束在海洋传输过程中，光斑会发生明显的旋转，同时光斑会产生暗核且暗核个数与光束的拓扑荷数相等。一个拓扑荷数为m的相位奇点会分裂成m个拓扑荷数为1的相位奇点，并且海洋湍流越强，光斑受到的干扰越严重。研究还发现，在较弱的海洋湍流中，随着传输距离的增加，椭圆涡旋光束的闪烁因子会低于高斯光束和涡旋光束的闪烁因子，而且在远距离处拓扑荷数越大闪烁因子降低越明显，同时也发现，传播一段距离后涡旋光束的闪烁因子会低于高斯光束的闪烁因子。在较强湍流中，椭圆涡旋光束的闪烁因子会交叠在一起。对于不同强度的海洋湍流，随着均方温度耗散率的增大，椭圆涡旋光束的轴上点闪烁因子也增大。在同一传输距离处，束腰宽度越小的椭圆涡旋光束闪烁因子越小。

为了提高双结叠层有机太阳能电池(OSCs)的性能, 我们对有机小分子叠层OSCs的中间层(IL)、阴极界面层(CL)和活性层进行了优化。首先,研究不同低功函数的金属纳米粒子(Mg、Ag、Al和Ca)作为IL对叠层OSCs性能的影响, 得到了最优的IL材料为0.1 nm厚的金属Al, 使得叠层OSCs的PCE提升了50.9%。其次, 研究了不同低功函数金属(Mg、Al和Ca)作为CL对叠层OSCs性能的影响, 并得到了最优的CL金属材料为Mg, 与Al作为CL的叠层OSCs对比, 采用Mg作为CL的器件PCE提升了20.7%。最后采用窄带隙材料DTDCTB取代中带隙材料boron subphthalocyanine chloride(SubPc)作为后子电池的活性层, 与仅采用SubPc的叠层OSCs相比, PCE提升了30.2%。当前后子电池均采用体异质结结构后, 最终叠层OSCs的PCE达到了4.04%, 与最初未优化前OSCs的PCE(2.1%)相比, 最优OSCs的PCE提升了92.4%。

以Cs为N掺杂剂,B3PyPPM为电子传输层材料,制备绿色磷光有机电致发光器件。实验证明,N掺杂不仅提高了器件效率,而且缓解了器件的效率滚降。为了研究N掺杂器件性能改善的原因,进行了朗伯体、开路电压、电导率测试。实验证明,Cs掺杂器件能够提高电导率,促进电子的注入与传输,使更多的电子能够与空穴复合形成激子,从而提高器件的性能,缓解效率滚降。

本文使用电荷产生层Liq/Al/HAT-CN制备了蓝黄互补的叠层有机白光器件。通过比较叠层双色器件在相同电流密度下的发光光谱、亮度及电压, 阐明了电荷产生层电荷产生及注入过程, 并进一步研究了双层结构Liq/Al。在10 mA/cm2电流密度下, 叠层白光器件的工作电压为83 V, 亮度为746 cd/m2, 分别为蓝光单节器件(42 V, 315 cd/m2)与黄光单节器件(42 V, 426 cd/m2)之和, 证明了电荷产生层的有效性。当电流密度为240 mA/cm2时, 叠层白光器件获得最高亮度11 420 cd/m2, 在1 000 cd/m2的亮度下, 电流效率为72 cd/A, 功率效率为26 lm/W。驱动电流密度从10 mA/cm2增加到30 mA/cm2时, 蓝光成分比例仅增加5%, 证明器件发光性能稳定。针对叠层器件中存在的弱微腔效应, 根据微腔理论, 通过光学模拟计算进行了深入研究, 模拟结果与实际光谱高度吻合, 说明了光学模拟计算的准确性。

利用CsN3/Al/HAT-CN结构为电荷生成单元，实现了高性能叠层有机电致发光器件。制备了一组结构不同的黄绿双色叠层器件，通过器件性能分析阐明了CsN3/Al/HAT-CN中电荷产生和传输的过程；利用Alq3作发光层，制备了叠层器件T和单节器件S。叠层器件T的最大电流效率和最大功率效率分别为6.4 cd/A、2.3 lm/W；电流密度为20 mA/cm2时，叠层器件T的电流效率和亮度分别为5.3 cd/A、1 064.9 cd/m2，均约为单节器件S(2.7 cd/A、539.4 cd/m2)的2倍，这证明了CsN3/Al/HAT-CN可作为高效的电荷生成单元。通过研究叠层器件T的电致发光光谱和光强分布特性发现，器件T中无明显的微腔效应，其效率与亮度的提升是源自两个发光单元同时发光，而不是源自微腔效应。