VO2/GaAs异质结的制备及其光电特性研究

采用直流磁控溅射和后退火氧化工艺在p型GaAs单晶衬底上成功制备了n-VO_2/pGaAs异质结,研究了不同退火温度和退火时间对VO_2/GaAs异质结性能的影响,并分析其结晶取向、化学组分、膜层质量以及光电特性。结果表明,在退火时间2 h和退火温度693 K下能得到相变性能最佳的VO_2薄膜,相变前后电阻变化约2个数量级。VO_2/GaAs异质结在308 K、318 K和328 K温度下具有较好的整流特性,对应温度下的阈值跳变电压分别为6.9 V、6.6 V和6.2 V,该结果为基于VO_2相变特性的异质结光电器件的设计与应用提供了可行性。     

基于拓扑单向波导的电磁诱导透明效应研究

为了研究电磁诱导透明效应在拓扑单向波导中的表现，设计了一种基于磁性光子晶体的耦合谐振腔波导。通过对谐振腔位置的调控实现了具有单向性质的电磁诱导透明效应，并利用有限时域差分仿真证明了电磁诱导透明效应在单向拓扑波导中的相关特性。该研究可为拓扑波导中实现光延迟、光开关等提供参考。     

石墨烯热电器件栅控特性研究

为了获得一种稳定可控的能源，提出一种栅控石墨烯热电器件。通过对石墨烯通道的载流子输运机理的分析，获得了温度和栅压对通道电阻的影响。依据半经典Mott公式推导了石墨烯塞贝克系数的表达式，同时给出了石墨烯的电导率和热导率模型。最后通过有限元分析(FEA)建模获得不同栅压条件下的器件温度，当栅极电压V_B=0 V时，石墨烯热电器件热端和冷端温度差为30 K；当V_B=6 V时，最大温差达到50 K；当V_B=30 V时，最小温差只有10 K。结果表明，栅压对热电器件的性能有明显的调控性。该研究可为石墨烯热电器件的设计提供理论参考。     

一种新的混合演化多目标优化算法

在KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件下,m维的连续多目标优化问题的Pareto解集在决策空间是一个(m-1)维的流形(manifold)。随着算法的迭代,当前种群将分布在流形的周围。为充分利用这一规则特性(regularity property)以解决具有复杂PS(Pareto set)的多目标优化问题,本文提出一种基于差分算子和分布估计算子的混合子代生成算法。首先,引入一个参数来指示当前种群的收敛程度,即当前种群解个体所构成的数据的协方差矩阵的前(m-1)个特征值的和与所有特征值的和的比,比值越大,收敛程度越高;进而,根据不同比值,自适应调节差分算子和分布估计算子生成新解的数量。将该算法在tec09系列测试函数上进行仿真实验,并与RM-MEDA、NSGA-II-DE两个算法进行对比,实验结果表明,RM-MEDA/DE算法优于与之比较的其他算法。     

基于几何相位的线偏振聚焦超表面器件

设计出基于几何相位的介质超表面实现线偏振光聚焦功能。该设计打破了传统设计中几何相位(Pancharatnam-Berry phase)的手性限制,不再是局限于左旋圆偏振光(LCP)和右旋圆偏振光(RCP)入射。通过有限时域差分仿真来证明这种线偏振聚焦相位调控的特性。该类功能器件可能用于设计新颖的THz元器件、高分辨成像、功能探测等方面。     

永磁机构在空气式断路器中可行性分析及其MATLAB仿真*

提出了一种新型的永磁机构(PMA)代替之前运用在空气式断路器(ACB)中弹簧机械机构的模型.通过有限元分析法分析永磁机构在开闸与合闸位置各种情况的磁场情况,然后根据仿真结果优化计算结果,并将计算好的电磁参数导入到以MATLAB为基础的仿真系统中.MATLAB联合仿真通过模拟PMA合闸与分闸过程,以及对仿真数据的分析,最后认可了PMA能够对空气式断路器的开合过程进行有效的控制,并且展现出了比传统弹簧机械结构更好的优越性.     

三维振动测量系统的照明模块设计

为了满足三维测量系统所需的大视场照明条件,设计了一种基于自由曲面的透镜阵列的匀光照明模块。根据能量对应关系计算得到自由曲面透镜的离散点数据,通过Rhino软件拟合离散点得到该自由曲面透镜实体模型,再将得到的自由曲面透镜面型导入Light Tools软件,进行阵列后得到匀光照明模块。仿真结果表明,该照明模块可使2.56m2的接收面上的亮度达到13 102lx,照明均匀度达到92.86%,且公差符合装配要求。     

太赫兹金属光子晶体结构研究

鉴于金属光子晶体结构在滤波、极化、传感、成像等领域的重要作用,研究了基于三角形晶格的金属光子晶体的超常透射、光子能带和表面波特性。采用三维时域有限差分法对金属光子晶体结构建模,同时解释超常透射机理;推导和讨论光子能带沿着ΓK和ΓM晶格方向的能带图,分析不同的表面波特征,并解释非对称入射下观察到的三角形的两个晶格方向模式分裂效应;建立了描述这种模式分裂效应的精确的表面模式谐振频率公式,并对金属光子晶体的色散进行了定量分析。研究结果可为太赫兹功能器件的研究提供参考。     

基于变异的紧凑遗传算法在农药检测中的应用

为了简化农药检测的预测模型,提高模型预测精度,采用红外光谱技术结合基于变异的紧凑遗传算法对波长变量进行筛选,一定程度上减少了无信息变量和干扰变量。通过不同算法选择的波长变量建立预测模型,mCGA得到的预测均方根偏差平均值是0.198,而与mCGA比较的紧凑遗传算法、简单遗传算法得到的预测均方根偏差平均值分别为0.241、0.289,mCGA具有最小误差。结果表明,采用mCGA进行变量选择,能有效提高模型收敛速度及模型准确度,实现农药含量快速高效的检测。     

具有精细结构的圆对称爱里光束的传输特性研究

为了研究具有精细结构的圆对称爱里光束的传输特性,通过减小与光斑宽度相关的参数w,使初始光场具有与波长相近的精细结构。在此特定情况下,用瑞利-索末菲衍射理论对圆对称爱里光束的传输特性进行数值计算。研究结果表明:随着参数w的减小,圆对称爱里光束的精细结构增加,使得代表高频成分的离轴光场影响逐渐增大并参与聚焦行为,焦点光强峰值增大,焦点主光斑的半高全宽减小,突然自聚焦能力得到显著提升;当w减小到某一阈值后,由于持续增加的高频分量进入到倏逝波,焦点光强峰值减小,焦点主光斑的半高全宽增大,突然自聚焦性能下降。