Mini-LED背光能够通过精细化的分区实现局域动态调光, 是当前液晶背光技术的研究热点。为揭示Mini-LED背光不同的调光单元形式对背光模组的光学性能和系统架构产生的不同影响, 本文建立了Mini-LED背光模组区域调光单元的3种不同的光学模型, 即直下式调光单元、侧入式调光单元, 以及本文提出的角入式调光单元。通过对不同结构的Mini-LED发光源光学模型进行光学建模和仿真追迹, 对调光单元进行了出光均匀性和光线利用率的对比。结果表明, 角入式调光单元在未添加光学膜片的情况下, 出光均匀性为67.27%且光线利用率为86.67%; 在添加光学膜片的情况下, 出光均匀性为84.70%且光线利用率为92.10%。与传统侧入式调光单元和直下式调光单元相比有不同程度的提升。本文结果对Mini-LED背光单元设计具有重要的理论指导意义和应用价值。

针对HDR技术在侧入式局域动态调光中的特殊要求，采用结构导光板搭配LED灯条进行聚光，以此提高背光对比度，实现液晶显示器的分区动态调光控制。首先，基于现有导光板出光面亮度分布，确定了导光板出光面微结构为锯齿形，然后利用光线追迹法对结构导光板进行仿真，分析了不同结构的导光板出光面微结构棱高、棱宽比和曲率对聚光性能的影响，结果表明，聚光性与导光板出光面结构直接相关，光学胶折射率为1.49，棱高为20 μm，棱宽比为0.47时，聚光性能最佳；根据仿真结果开发了实际背光产品，并对此产品进行了测试，测试结果表明，与传统的导光板相比，使用结构导光板后，背光聚光效果显著，对比度由6.01提升到127.15，满足动态调光聚光性要求。

设计了一种用于高功率径向线螺旋阵列天线的极化转换天线罩。利用三层介质层包夹双层金属折线，形成密封的埋入式折线栅结构。在实现圆极化与线极化相互转换的同时，又避免金属与空气接触，可以提高功率容量。分析了埋入式折线栅单元各参数的影响，并优化单元参数，以此构建埋入式折线栅极化转换天线罩并加载至X波段高功率径向线螺旋阵列天线，分析了天线的基本性能以及功率容量。仿真结果显示：天线匹配良好，增益和波束宽度变化很小，中心频率轴比由1.16 dB变为40 dB，圆极化波转换为线极化波效果良好；经初步分析，极化转换天线罩的功率容量为121 MW，实现了极化转换天线罩的高功率应用。

介绍了光纤传感涉及的应变传递理论, 基于该理论建立了基体和感知光纤应变的定量关系, 以消除应变传递误差, 提高测试精度。针对埋入式光纤传感器用于高黏度的柔性沥青路面基体的最普遍形态, 建立了含感知光纤、封装层和基体的典型三层力学模型。采用Goodman假设描述层间剪应力关系, 引入傅里叶级数法求解微分方程, 建立了基体和感知光纤的平均应变传递关系。通过室内试验论证了推导的应变传递理论公式的有效性, 并对影响平均应变传递效率的几何参数和材料参数进行了灵敏度分析。分析结果表明: 光纤粘贴长度越长, 光纤和封装层的层间黏结越紧密, 平均应变传递系数越大, 应变传递效果越好。本文的研究可广泛用于埋入式光纤传感器的应变传递误差修正及封装设计。

隧道二次衬砌性能劣化是影响隧道健康运营的主要病害, 对隧道二次衬砌进行监测是保证隧道健康运营的重要手段。应用埋入式光纤Bragg光栅应变传感器深入研究了隧道二次衬砌的变化。通过FBG(Fiber Bragg Grating)传感器在隧道内的布设及温度补偿技术, 对隧道断面的应变变化情况进行了分析。结果表明, 数据的曲线走势在一定程度上反映了隧道二次衬砌的变化, 为进一步的病害预报提供了有效的支持。

为了给液晶显示器亮度视角的设计提供依据，论文针对侧入式背光源的亮度视角进行了详细研究，考虑可能对其影响的3个因素，即灯源入光方式、导光板类型和光学膜层组配。首先，对2种不同入光方式，即短边入光和长边入光进行了研究; 接着，对3种不同类型导光板，即油墨印刷、射出成型和热滚压导光板进行了研究; 最后，对不同组配光学膜层进行了研究。测试数据显示在相同导光板和膜层组配的情况下，2种不同入光方式的二分之一亮度视角都为50°左右，但是短边入光方式在水平方向的亮度分布具有不对称性; 在相同入光方式和膜层组配的情况下，不同类型导光板的二分之一亮度视角都为50°左右，且亮度分布很一致; 在相同入光方式和导光板的情况下，不同膜层组配的二分之一亮度视角最小为27°，最大可达82°，数据变化较大。数据显示对亮度视角影响最大的因素为膜层组配，接着是入光方式，而导光板的类型对其基本没有影响。

为了提高现有光纤电流传感器的性能, 提出了一种再入式光纤电流传感器。借助琼斯矩阵对再入式光纤电流传感器的偏振误差进行了研究, 通过建立各主要光学器件的琼斯矩阵表达式, 推出了再入式光纤电流传感器的干涉表达式, 并分析了各光学器件的不完备性对其测量精确度的影响。

埋入式光纤 Bragg光栅(FBG)可以监测结构内部的应力、温度等其它参数。针对镀镍保护的 FBG经钎焊方法横向埋入矩形截面的金属梁内部的情况, 本文将影响 FBG中心波长变化的因素归纳成两大因素——应力传递系数和位置函数, 并深入分析了这两个因素对埋入式 FBG的径向应力传感性能的影响。经研究得出, 对于某一特定的连接层, 尽量选取弹性模量大的保护层, 适当减小保护层厚度有助于提高埋入式 FBG应力传感的灵敏度。对于一定结构形式的梁, 在应力传递系数一定的情况下, 位置函数越大, 埋入式 FBG应力传感的灵敏度越大。埋入过程会造成位置误差。分析得出, 当 FBG实际埋入位置较指定位置偏右时, 位置函数随着倾斜角度的增大而变大; 当实际埋入位置较指定位置偏左时, 位置函数随着倾斜角度的增大而变小。

采用理论推导、计算模拟和实验测量3种方法，对重入式谐振腔电磁场稳态建立的瞬态物理过程进行研究，得到的结果相一致。阐明了电磁场建立的瞬态物理过程，结果显示：电磁场稳态建立时间与谐振腔的固有谐振频率成反比，与品质因子成正比；仿真模拟和理论计算偏差小于0.8%，实验测试和理论计算偏差小于2.5%。

将光纤布拉格光栅(FBG)传感器埋入金属结构内部可以获得光纤智能金属结构。埋入后的FBG传感器应变传感性能受到埋入工艺、中间层和基体材料性能的影响。采用化学镀镍再电镀镍的方法对FBG进行金属化保护，然后用钎焊法将镀镍保护的FBG埋入金属构件中，应用材料力学基本原理建立了埋入式FBG在受到横向应力情况下，中心波长变化与作用在基体上集中外力的关系模型，并进行了三点压弯实验。结果表明，该模型能较好地预测埋入式FBG中心波长在横向应力作用下的变化趋势。