量子点因其独特优异的光学特性而被广泛应用于发光领域, 其中最突出的特点是光谱调谐方便, 只需要改变材料的尺寸, 就可实现发光光谱的调谐。 结合实际应用的需要, 选取CdSe材料作为主要研究对象, 通过改进工艺, 采用希莱克技术隔绝水氧, 使用高温热注入法, 调整原料中镉源和锌源, 硒源和硫源的比例, 获得了尺寸分别约为6.0和4.2 nm, 发光峰分别为625和525 nm, 半高宽分别为30和28 nm, 荧光量子产率分别达到82%和61%的粒径均一、 色纯度高且高效稳定核壳结构CdSe/ZnS红光和绿光量子点材料。 然后对量子点LED在背光显示中的应用进行了研究, 采用合成的红光和绿光量子点材料替代传统工艺中的荧光粉材料, 通过改进封装方式, 对量子点光转换层采用双层环氧树脂AB胶保护, 同时引入PMMA透镜包覆, 从根本上隔绝水氧。 最终得到的量子点白光LED, 红绿蓝光发射峰分别为630, 535和453 nm, 半高宽别为20, 28和30 nm, 三段光谱发射峰两侧对称性良好, 有效解决了传统荧光粉白光LED在红色光谱波段缺失的问题, 并同时实现了单色性好、 色纯度高、 色彩饱和度高等优点。 在LED积分球光色电测试系统中20 mA电流条件下测试, 得到了CIE色坐标为(0.329, 0.324)的白光量子点LED, 这是非常接近标准白光的色坐标。 其色温为5 094 K, 光效达到94.72 lm·W-1, 显色指数Ra可达78.6, 寿命超过400 h。 最后对量子点LED灯条进行封装得到背光源, 根据测试获取的白光量子点LED发射光谱, 可以得到sRGB颜色三角形, 即色域, 通过对比NTSC1931标准色域, 得到了色域覆盖率可以达到109.7%的高色域量子点LED背光源。 开发的LED背光由240个白光量子点LED制成, 并且首次成功演示了29英寸液晶电视面板, 这一结果将进一步开发量身定制的量子点, 特别是在高性能显示器应用领域。

通过研究电流和温度应力及二者共同作用对发光二极管(LED)球泡灯可靠性的影响,分析各应力下LED球泡灯的失效机理。结果表明:在室温情况下,以电流为加速应力时,主要失效方式为蓝光芯片的退化;随电流应力的增大,荧光粉退化逐渐变为主要的失效方式,LED球泡灯的相关色温上升,显示指数增大。在温度应力或电流-温度联合应力作用下,荧光粉退化严重,出现黑化现象。此外,灯具、驱动电源、LED支架和铝基板等都发生黄化和变黑现象。这表明温度应力比电流应力更能加速LED球泡灯失效。基于外推法对电流应力下LED球泡灯的寿命进行了预测。

利用旋涂技术制备了银纳米线(AgNW)薄膜,对该AgNW 薄膜进行了溶剂蒸发退火处理。研究了所制备的AgNW薄膜的方块电阻、光学透光率、微结构及表面形貌,分析了以退火处理的AgNW薄膜作为阳极的聚合物太阳能电池的电流-电压特性。结果表明,经过3 h的甲醇退火处理,薄膜方块电阻由退火前的45.3 Ω/□减小到28.7 Ω/□,最后达到饱和,薄膜的品质因数提高了72.7%,薄膜的性能得到了增强;随醇溶剂沸点的增加,AgNW薄膜方块电阻的降低程度变小。以退火处理的AgNW薄膜为阳极的聚合物太阳电池的光电转换效率由退火前的0.94%增大到1.60%。退火3 h可获得性能较好的AgNW薄膜。

为了实现在侧边抛磨光纤(SPF)上制作布拉格光栅结构并提高器件设计灵活性, 利用重铬酸盐明胶(DCG)作为光刻材料, 提出一种新型的光纤表面布拉格光栅制作方法并对该器件温度传感特性进行研究。使用轮式抛磨系统制作SPF,并在SPF侧抛面上旋涂DCG,通过干涉光束曝光显影制作表面布拉格光栅。光谱测量表明: 带有布拉格光栅的侧边抛磨光纤在1 480.2 nm处有透射谷, 在相应位置反射谱有明显反射峰, 其调制幅度达到15.9 dB, 这是由于表面光栅的布拉格反射所致。温度传感实验表明, 该布拉格反射峰的温度灵敏度为17.84 pm/℃。这种器件已在光纤传感和光纤滤波器等方面获得应用。

针对单蓝光波长芯片与Y3Al5O12∶Ce3+黄光荧光粉封装白光发光二极管存在显色性不足的问题, 提出了采用双蓝光波长芯片激发Y3Al5O12∶Ce3+黄光荧光粉实现高显色性白光发射法, 并分析了其可行性. 利用金属有机化学气相沉积系统在(0001)蓝宝石衬底上顺序生长两个In0.18Ga0.82N/GaN量子阱和两个In0.12Ga0.88N/GaN量子阱的双蓝光波长发光二极管, 并对不同GaN垒层厚度的双蓝光波长发光二极管的光电性能进行分析, 结果表明沿n-GaN到p-GaN方向减小GaN垒层厚度能实现双蓝光发射, 并有较好的发光效率. 交流阻抗谱结果显示相关双蓝光波长发光二极管可以用一个电阻Rp与电容Cp并联后与一个Rs串联电路来模拟, GaN垒层变化能调节并联电阻和电容, 对串联电阻没有影响. 此外, 基于垒层减小的双蓝光波长芯片激发Y3Al5O12∶Ce3+荧光粉实现了高显色指数的白光发射.

介绍了一种基于被动差分光学吸收光谱(differential optical absorption spectroscopy, DOAS)技术探测城市上空污染气体分布的光学遥测方法。 采用安装在汽车上的被动DOAS系统对所测城区进行连续测量, 通过DOAS拟合方法处理采集的太阳散射光谱, 获得测量点上的污染气体柱密度。 同时利用此车载DOAS技术对深圳城区进行了连续六天的观测实验, 得到了深圳市上空SO2, NO2的空间分布信息。 从观测结果发现, 深圳市西边的污染较东边严重, SO2西边浓度均值约是东边的2.0倍, NO2约为3.6倍。 并把在坝光点测量的车载DOAS结果与此站点的点式仪器测量结果对比, 两种仪器的测量结果具有相关性, SO2的相关系数R2=0.86, NO2的相关系数R2=0.57。 实验结果表明车载DOAS的光学遥测方法为城市污染气体分布快速测量提供了一种有效的手段。

采用正交实验法分析反射碗和透镜两部件的各个因素对 LED发光强度分布的影响, 并仿真设计出优化参数后的高强度、窄光束大功率 LED。这一设计方法对 LED的一次光学系统设计具有一定的指导意义, 并有助于提高大功率 LED光学系统设计的效率, 降低 LED封装的试验成本。

为了实现高显色指数和流明效率的白光发光二极管,在(0001)蓝宝石衬底上利用金属有机化学气相沉积系统,生长了双波长发射的InGaN/GaN多量子阱发光二极管结构.通过对不同In组分含量的双波长发射发光二极管结构的光致发光和电致发光性能进行分析，结果表明In组分含量对双波长发射发光二极管的光致发光谱的稳定性及发光效率有重要影响.此外，用双蓝光发射的芯片来激发YAG:Ce荧光粉实现了高显色指数白光发射.

差分吸收光谱技术(DOAS)是利用气体分子在紫外/可见波段的特征吸收来精确解析其 浓度的光学方法。目前,该方法在大气污染成分探测方面有着广泛的应用。采用自行研制的便携式差 分吸收光谱系统测量污染源区的单环芳香烃有机物,研究了影响单环芳香烃光谱反演的主要干扰因素,分析比较 了去除O 干扰的相对和绝对浓度反演方法,给出便携式差分吸收光谱系统在光程为24 m条件下系统的检测 限,并在化工厂区进行了单环芳香烃浓度的实际测量,结果表明便携式差分吸收光谱系统可应用于 挥发性有机物污染源、污染泄露的应急监测。

利用地基多轴差分吸收光谱仪(multi axis differential optical absorption spectroscopy, MAX-DOAS)在2008年北 京奥运期间对奥运场馆附近上空对流层NO2进行监测,并与OMI的测量结果进行对比。结果显示：地基MAX-DOAS的NO2结果 比OMI结果高,最高达到了2.4倍；二者在无云条件下得到了比较好的相关性(R=0.64),但在阴雨天气条件下,云的 存在使得MAX-DOAS结果与OMI卫星数据产生了很大差别,其相关系数仅为0.19,但与LP-DOAS却有很好的一致性,相关系数为0.92。