摘要：设计并制作了一种含有双梯形多模干涉(DT-MMI)耦合器结构的有源MMI半导体激光器(DTM-LD)。基于双梯形MMI多模波导的自映像分布重构效应,该激光器在保持与传统矩形有源MMI激光器(MMI-LD)相同有源区面积的同时,具有更短的器件腔长,有利于器件电光转换效率的提升。实验制得了双梯形底宽为15μm、腰宽为30μm的DTM-LD器件。在保持有源面积约为3.33×10^(4)μm^(2)的情况下,该激光器件的腔长相比于MMI-LD减小了4.2%。在注入电流为1 A的情况下,DTM-LD的电光转换效率由14.5%提升至16.3%,相对提升了12.4百分点,同时其最高输出功率由355 mW小幅提升至360 mW。当MMI多模波导的宽度减小0.5μm时,相比于MMI-LD,DTM-LD的输出功率损耗由51 mW减小至40 mW,降低了21.6%,这表明DTM-LD具有较低的制造误差敏感性。

摘要：流道结构的优化设计是提高质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)综合性能的有效路径。该文针对PEMFC的流道结构,提出一种新的双梯形渐缩流道,构建并验证其三维数值仿真模型;基于场协同理论提出PEMFC中的多场协同性能分析评价方法。通过对比平行梯形流道和渐缩梯形流道,发现渐缩流道电池的输出功率、氢气利用率以及膜排水能力均得到有效提升,同时可降低最大温度梯度。基于提出的多物理场协同性评价指标,发现渐缩流道PEMFC与平行梯形流道PEMFC相比,在阴极/阳极流道内浓度场、温度场与速度场的协同性能均提高,在两催化层内传热传质与传递电动势协同性能平均提高约10.4%,膜内的水分浓度场、温度场与速度场的协同性提高25.3%。结果可为改善PEMFC的性能提供一定理论基础。