在溶液法制备有机电致发光器件(OLEDs)的研究中, PEDOT∶PSS由于具有较好的成膜性与高透光性而常被用作器件的空穴注入层。 但相关研究表明, PEDOT∶PSS本身稳定性较差以及功函数较低, 这使得溶液法制备OLEDs的性能差且不稳定。 蓝色作为全彩色的三基色之一, 制备高效的蓝光器件对于实现高质量显示器件和固态照明装置必不可少。 而目前溶液法制备蓝光OLEDs的器件效率普遍较差, 针对此问题, 本文利用传统的蓝光热激活延迟荧光发光(TADF)材料DMAC-DPS作为发光层, 用溶液法制备了蓝光TADF OLEDs, 通过在PEDOT∶PSS中掺杂PSS-Na制备混合空穴注入层(mix-HIL)来提高空穴注入层的功函数, 研究其对于蓝光TADF OLEDs器件性能的影响。 首先在PEDOT∶PSS水溶液中掺入不同体积的PSS-Na溶液, 在相同条件下旋涂制膜, 进行器件制备。 通过观测各个实验组器件的电致发光(EL)光谱, 发现掺入PSS-Na后器件EL谱存在光谱蓝移的现象, 这是由于掺入PSS-Na水溶液后, mix-HIL层的厚度有所降低, 使得在微腔效应作用下, EL光谱发生蓝移。 通过对比各组器件的电流密度-电压-亮度(J-V-L)曲线及其计算所得器件的电流效率, 结果显示随着PSS-Na的掺入, 器件的亮度和电流都有所增大, 器件的电流效率也得到了提升, 当掺杂比例为0.5∶0.5(PEDOT∶PSS/PSS-Na)时提升幅度最大(亮度提升86.7%, 电流效率提升34.3%)。 通过在瞬态电致发光测试过程中施加或撤去驱动电压观测了器件EL强度的变化, 分析了在混合空穴注入层/发光层(mix-HIL/EML)界面处的电荷积累情况。 实验证明, 通过在PEDOT∶PSS中掺杂PSS-Na制备mix-HIL获得了蓝光TADF OLEDs器件性能的提升, 这是一个获得高效率溶液法制备OLEDs的可行方法。

利用光纤光栅传感器实现了基于快速应变响应的传动齿轮模态分析。基于波分复用技术组建光纤光栅传感网络, 根据光纤光栅的应变响应数据完成齿轮的应变模态分析, 并与基于声压传感器的齿轮试验模态分析结果进行对比, 固有频率相对误差小于0.1%。为了实现光纤光栅传感器的快速应变采集, 搭建了一套光纤光栅快速解调仪。该解调仪是基于体相位解调的单通道快速解调仪, 采样速率最高为35kHz, 使用LabVIEW编写了光纤光栅信号采集和解调软件。基于光纤光栅的齿轮应变模态分析方法附加质量小, 比传统加速度传感器测量结果更准确, 能够适应小型齿轮箱内部复杂和恶劣的测量环境, 具有一定的应用价值。

研究利用溶液法制备的有机磷光双重掺杂体系电致发光器件的光致发光特性与电致发光特性, 并研究了在这种体系中深能级陷阱导致的器件效率衰退现象。 首先利用紫外光谱仪和光致瞬态寿命测试系统对基于旋涂法制备的以宽带隙材料4,4’-bis(N-carbazolyl)-1,1’-biphenyl（CBP）为主体, 绿色磷光材料tris(2-phenylpyridine) iridium(Ⅲ)（Ir(ppy)3）和红色磷光材料tris(1-phenylisoquinolinato-C2,N)iridium(Ⅲ)（Ir(piq)3）为客体材料的薄膜进行了光致发射光谱测试和薄膜在Ir(ppy)3发光峰516 nm处的光致发光寿命测试, 实验发现在Ir(ppy)3掺杂比例保持定值时, 随着深能级掺杂材料Ir(piq)3的引入, 其光致发光光谱中Ir(ppy)3的相对发光强度减弱且发光寿命变短, 当Ir(piq)3掺杂浓度继续提高时, 薄膜光致发光光谱基本保持不变且Ir(ppy)3的发光寿命基本不变。 实验说明在低浓度掺杂下两者的三线态能级之间存在着能量传递, 但当掺杂浓度达到高浓度时, 能量传递主要来自于主客体之间的传递, 两者作为独立的发光中心发光。 然后利用溶液法制备了发光层分别为CBP∶Ir(ppy)3, CBP∶Ir(ppy)3∶Ir(piq)3和CBP∶Ir(ppy)3∶PTB7的三组器件, 器件结构为ITO/PEDOT∶PSS/Poly-TPD/EML/TPBi（15 nm）/Alq3（25 nm）/LiF（0.6 nm）/Al（80 nm）。 在Ir(ppy)3和Ir(piq)3共掺杂器件和Ir(ppy)3单掺杂器件的对比实验中发现, 加入一定比例的深能级材料后, 器件的电致发光光谱发生改变, Ir(piq)3的相对发光强度增强, 器件发光效率下降且效率滚降现象明显。 通过对器件进行J-V测试, 发现在Ir(ppy)3单掺杂器件中陷阱填充电流随着掺杂材料浓度的提高而提高, 但在加入等浓度深能级材料Ir(piq)3后, 陷阱填充电流基本保持一致。 瞬态电致发光测试表明, 随着Ir(ppy)3掺杂比例的提高, 器件内由于陷阱载流子释放而产生的瞬时发光强度降低, 这是由于Ir(ppy)3具有一定的传导电荷作用, 会减少器件中的陷阱载流子, 这进一步说明了具有较深能级的Ir(piq)3是限制载流子的主要能级陷阱。 同时发现随反向偏压的增大, 瞬态发光强度增大且发光衰减加速, 这是因为位于深能级陷阱的载流子在高电压下被释放, 重新复合发光, 说明深能级陷阱的确限制住了大量载流子, 而由于主体三线态激子具有较长的寿命, 激子间相互作用产生的单线态激子在高反压下解离, 从而引起三线态激子-极化子相互作用的加剧, 导致发光衰减加速。 在窄带隙聚合物材料PTB7与Ir(ppy)3共掺杂器件实验中发现, 随着PTB7掺杂浓度提高, 陷阱浓度变大且器件效率降低, 具有较深能级的PTB7成为了限制载流子的深能级陷阱。 因此说明在双掺杂有机磷光电致发光器件中, 深能级材料会成为限制载流子的能级陷阱, 引起载流子大量堆积, 从而导致三线态激子与极化子相互作用加剧, 使器件的发光效率衰退。

以光纤光栅传感器为测量手段实现了基于快速应变响应的结构模态分析。根据位移模态分析的基本原理, 推导了应变模态参数识别算法, 能够仅根据应变响应数据计算结构的模态参数。搭建了一套采样率为5000Hz的光纤光栅快速应变采集系统, 进行了等截面悬臂梁的光纤光栅应变模态试验并识别了悬臂梁的前5阶模态参数。光纤光栅方法与有限元分析结果相比, 固有频率相对误差小于0.6%, 比基于电传感器的位移模态测试结果更接近理论值。基于光纤光栅的应变模态分析方法附加质量小, 能够适应更复杂的测量环境, 具有一定的应用价值。

利用光纤中的背向瑞利散射通过光频域反射原理实现整段光纤上的分布式应变测量。对应变解调算法进行了改进, 采用二次互相关的方法实现了光纤的波长分辨率为5pm, 空间分辨率为2cm。搭建了一套基于光频域反射原理的分布式光纤应变传感系统, 对应变系数进行了标定, 并实现了5m长光纤上的分布式应变测量, 应变测量范围为50~500με, 应变分辨率为4.2με。改进后的算法克服了传统算法中波长分辨率和空间分辨率相互制约的缺点, 能在保证波长分辨率的前提下提高空间分辨率, 对该应变传感技术的后续研究具有一定借鉴意义。

工业机器人末端位姿测量对机器人装配和机器人标定等工作具有重要价值。针对机器人位姿测量中常用标靶受环境光干扰较大、机器人运动空间有限等缺点设计了一款亮度可调、响应迅速的六面体立体标靶, 并提出一种基于单目视觉的立体标靶标定方法。通过初始图像对的选择, 解决单目视觉中本质矩阵分解得到的平移向量不精确的问题, 并采用光束平差法对初始图像场景进行优化; 向场景中添加新图像并使用光束平差法对场景进行全局优化, 提高特征点重建精度; 以精度为5 ?滋m的平面标定板上的特征点作为真实点, 解决单目视觉重建场景缺乏尺度因子的问题。实验表明: 特征点三维重建的平均误差小于0.035 mm, 能够有效进行立体标靶的标定; 使用该标靶计算的机器人位姿信息, 将机器的位置精度提高了37%。

为了实现InGaAs探测器响应波段向可见增强, 在传统的外延材料中加入一层InGaAs腐蚀阻挡层, 制备了32×32元平面型InGaAs面阵探测器, 采用机械抛光和化学湿法腐蚀相结合的方法, 去除了InP衬底.结果表明, 探测器的响应波段为0.5~1.7μm, 室温下在波长为500nm处的量子效率约为16%, 850nm处量子效率约为54%, 1550nm处量子效率约为91%.暗电流大小与衬底减薄之前基本保持一致.理论分析了材料参数对器件量子效率的影响, 为进一步优化可见波段探测器的量子效率提供了依据.

依据天空中自然光的偏振规律，设计了在实验室环境下测试并验证偏振导航传感器性能的标定系统方案，进行了实物系统的搭建，利用VC++ 6.0平台开发了该标定系统的积分球控制、高精度旋转台控制程序。经实验测试，该标定系统的设计合理、可行，能够满足在实验室环境下的使用要求。

积聚模态比例(AMF)是细模态气溶胶光学厚度占总光学厚度的比例, 是估算直接辐射强迫和评估细颗粒物污染的重要参数。 利用2011年北京地区AERONET网站提供的气溶胶光学厚度(AOD)和粒子体积谱分布等微观参数, 计算极值修正后的细模态Angstrom指数(αf)并进行气溶胶光学厚度光谱退卷积计算, 改进AMF估算精度。 AMF估算误差主要是由于αf的误差估计偏小造成的。 通过统计模拟的αf极大值与极小值范围获取约束条件, 建立极值修正方法。 通过敏感性试验可知, 极值修正可将αf约束在合理范围内, 且αf和AMF对气溶胶归一化体积谱分布敏感, 不同谱分布可使αf从0.662变化到2.849, AMF从0.08变化到0.84。 经过极值修正后, AMF的平均误差从0.072减小到0.044, 减小了38.89%, 尤其在冬夏两季, 误差减小明显。 AMF精度的提高可直接提高细模态及人为气溶胶光学厚度的估算精度, 对人为气溶胶的直接辐射强迫估算、 气候变化评估和环境质量评价有着重要意义。

在MBE外延生长的In0.8Al0.2As/In0.8Ga0.2As材料上，采用台面成型方法制备了背照射32×32元InGaAs探测器，其中心距为30 μm，并详细分析了探测器及其焦平面光电性能.结果表明，温度高于220 K时吸收层材料热激活能为0.443 eV，300 K时在所考虑的偏压范围内，暗电流主要由扩散电流、产生复合电流及其欧姆漏电流构成.对组件焦平面特性也进行了研究，并通过读出电路的变积分电容测试结构测试结果提取出积分电容上的寄生电容，在测试温度范围内约为10 fF左右.