摘要：着眼于提升变焦成像深度测量的精度与实时性,在给出系统设计构型的基础上,利用液体透镜调节特性与神经网络技术,提出了一种液体光学调控的新型单目视觉深度测量方法。首先,为消除液体重力效应引入光轴漂移对测量结果的影响,以目标图像面积之比作为特征参量,并给出了基于链码分类与条状分割的目标面积测算方法。然后,为描述液体透镜参数、图像特征量与目标深度之间的映射关系,构建了液体单目深度测量的神经网络模型,并通过遗传算法对模型参数进行优化。再者,对液体透镜参数进行标定获取光焦度函数,基于数据集训练得到用于深度测量的神经网络,其预测平均相对误差为0.799%。最后,设计实验对该方法进行测试验证,不同物距目标的深度测量误差平均为2.86%,其测量速度平均为108.2 ms,在1000 mm物距条件下对不同形状目标的测量误差不超过3.60%。结果表明,融合液体光学调控与神经网络预测的单目视觉方法能够实现高精度、快速的深度测量,并且对不同形状目标均表现出较好的泛化性能。研究成果为克服变焦成像测距法的现有局限性提供了新的技术思路。

摘要：有机发光器件已经在全彩显示屏、可穿戴设备以及环境友好的室内照明领域获得了越来越多的关注。近年来,材料设计、器件结构以及制备工艺的革新,推动OLED器件性能在大面积、高效率、长寿命和高显色指数方面取得了一系列突破性进展。光学耦合效率是影响OLED器件中光电转换过程的关键因素之一,如何调控光学耦合、避免器件内部的光子流失、提高出光效率,对于发展高效率、高稳定的OLED技术具有重要意义。本文将围绕光学调控技术在波长依赖性、出光角度敏感性以及制备工艺兼容性方面,系统分析OLED器件中光学损耗机制,综述近年来国内外在OLED微纳结构光学调控的研究进展,并介绍最新发展的软纳米压印仿生微纳结构光学耦合调控方法。此光调控技术实现了绿光OLED器件效率达到366 cd·A^(-1)、白光OLED效率达到123.4 lm·W^(-1)、柔性白光OLED效率达到106 lm·W^(-1),为新型OLED的光学调控提供了新思路。

摘要：渔网超结构具有平面、近光学无损、特定光场中可以激发表面等离激元等特点,在增强光子器件的响应效率方面极具潜力.本文基于时域有限差分方法和严格耦合波分析,系统研究了渔网超结构的等离共振模式及其对晶硅薄膜电池的光波调控性能.研究结果表明,渔网结构对光波的吸收、散射和消光特性强烈依赖金属层的厚度、线宽、周期等特征参数.通过优化设计,使共振峰红移至770 nm,相对消光截面达到1.69,同时散射光在消光光谱中占据主导地位.以此构筑的响应层厚度为2μm的晶硅薄膜电池在波长大于800 mm的波段吸收效率显著增强,电池最终的能量转换效率从6.67%提高到了8.25%.光强分布显示,共振导致的背向散射增强和光子传播方向的大角度偏转是实现电池响应增益的重要原因.

摘要：半透明光伏是一种广受关注的太阳能光电转换技术,在吸光供能的同时,还可以保留一定的透光性.但半透明有机太阳能电池(semitransparent organic solar cells,STOPV)要想实现应用,必须解决能量转换效率(power conversion efficiency,PCE)、可见光透过率(average photopic transmittance,APT)与近红外光隔热率(infrared-light rejection rate,IRR)有机统一的问题.不同于传统的单一优化策略,本文工作通过采用高性能三元策略和多层光学调控层的方法来协同改善STOPV的性能.材料层面,通过结合宽带隙给体和2个吸收相似但对称性不同的近红外受体分子,将单结三元不透明有机太阳能电池的效率优化至18.66%.器件层面,提出三重光学调控方案,同时引入减反射层(anti-reflection layer,ARC),二氧化碲(tellurium dioxide,TeO_(2))光学层和带通滤光片(bandpass filter,BF),来优化器件的透光性.最终制备的最佳STOPV,其PCE和APT分别达到了12.82%和35.70%,对应的光利用效率(light utilization efficiency,LUE)为4.6%,并且近红外光隔热率达到96.8%,实现了PCE、APT和IRR的均衡提升.本文提出了一种开发设计高性能STOPV的有效方案,有利于进一步推动STOPV的商业化应用进展.

摘要：光谱分频光伏/热(PV/T)复合利用技术打破了PV电池低工作温度与其高品位热需求的冲突,实现了高效的光电效率和热效率。为了制备合适的选择性分频介质实现PV/T器件内能量合理分配,以去离子水为基液,利用贵金属Ag纳米颗粒与无机CoSO_(4)组合实现分频液体光学特性的高效调控。此外,基于能量平衡法建立了典型PV/T原型系统的电、热输出模型,分析了分频介质光学调控前后对系统热电输出特性。结果表明,水基分频液具有高效红外吸收特性,加入Ag纳米颗粒后,分频介质在可见光波段出现了明显的吸收峰,峰值为435 nm。进一步加入CoSO_(4)后,可以拓展纳米流体吸收峰宽度,且在红外也具有一定的吸收强化。对比光学调控前后分频介质对PV/T系统热电性能影响可以看出,分频介质总的吸收特性增加,PV/T系统的热效率呈现增加的趋势,但其电效率有所下降。基于液体分频PV/T系统的总[火用]效率亦随之增加,且超过28%。分频介质光学特性高效调控可实现PV/T系统的内能量的可控分配。