界面优化提升钙钛矿太阳能电池性能的研究 背景介绍 近年来，钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells, PSCs）因其高功率转换效率（Power Conversion Efficiency, PCE）和相对较低的制造成本，成为第三代光伏技术中最具前景的候选者之一。然而，尽管PSCs在实验室条件下取得了显著进展，其商业化应用仍面临诸多挑战。其中，界面复合和器件稳定性问题尤为突出。这些问题主要源于钙钛矿材料本身对水分、氧气、热和紫外线的敏感性，以及电子传输层（Electron Transport Layer, ETL）与钙钛矿吸收层之间的不良接触。 为了解决上述问题，研究人员提出通过界面工程优化电子传输层与钙钛矿层之间的接触，从而减少界面复合损失并提高电荷传输效率。在此背景下...

高性能宽带光学调制器的研究：基于石墨烯和六方氮化硼堆叠结构的创新设计 研究背景与问题提出 随着光通信技术的快速发展，电光调制器在现代电信系统中扮演着至关重要的角色。然而，如何在提高调制深度的同时降低插入损耗，一直是该领域面临的重大挑战。近年来，二维材料（如石墨烯、六方氮化硼 (h-BN) 和二硫化钼 (MoS₂)）因其独特的光电特性而受到广泛关注。特别是石墨烯，由于其高载流子迁移率、可调节的光学性质以及与表面等离子体激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）的强相互作用，被认为是开发高性能光学调制器的理想材料。 尽管已有研究在基于石墨烯的光学调制器方面取得了一定进展，但这些器件往往存在调制深度不足或插入损耗过高的问题。此外，传统调制器的设计通常依赖于厚介质层，这...

研究背景与问题提出 随着现代光通信技术的快速发展，波分复用（WDM）系统在实现高容量、多功能光学网络中扮演着核心角色。其中，(解)交织器作为波长解复用结构的关键组件，能够高效分离多个波长信号，从而为网络设计提供更大的灵活性和更高的信道数量支持。然而，传统马赫-曾德尔干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer, MZI）的设计在输入和输出耦合器方面存在显著缺陷，特别是由于耦合器结构对波长的高度依赖性，导致其性能受到限制。此外，如何实现平坦的传输频谱和低串扰是当前研究中的重要挑战。 针对这些问题，来自伊朗沙希德·贝赫什蒂大学（Shahid Beheshti University）的研究团队提出了一种基于多模干涉（Multimode Interference, MMI）的新型光...

基于石墨烯的可编程双偶极天线 学术背景 太赫兹（THz）频段（0.1至10 THz）因其独特的特性，在无线通信、高分辨率成像和人体中心通信等领域中引起了广泛关注。然而，太赫兹波在大气中的传播损耗较大，导致短距离通信成为其主要缺点之一。此外，设计和制造适用于太赫兹应用的设备也面临挑战，尤其是信号源的增益和覆盖范围问题。尽管如此，亚太赫兹频段为下一代无线通信系统提供了前所未有的机会，包括理论数据速率超过100 Gbps的信道容量、天线几何形状的显著小型化以及更高的空间分辨率。 为了克服这些限制，可重构天线（RAs）成为无线通信研究中的热门话题。传统的可重构天线通常通过PIN二极管、微机电系统（MEMS）开关等实现，但这些技术不适用于太赫兹频段。石墨烯作为一种二维材料，因其可调表面电导率和与其它组...

学术背景 柑橘类水果因其丰富的营养价值和独特的风味，长期以来深受消费者喜爱。然而，柑橘在采后储存过程中极易受到病害侵袭，尤其是由青霉菌（*Penicillium digitatum*）引起的绿霉病，这种病害会导致果实腐烂并显著缩短其储存寿命。传统上，化学杀菌剂被广泛用于控制绿霉病，但由于化学残留对健康和环境的潜在威胁，非化学替代方法逐渐成为研究热点。 近年来，物理处理技术因其无残留、环保的特点备受关注，其中紫外线C（UVC，波长200-280 nm）辐射被认为是一种有潜力的解决方案。UVC能够通过破坏病原体DNA来抑制病害发展，同时还能增强果实抗性并延缓成熟。然而，尽管已有研究表明UVC可有效减少柑橘绿霉病的发生，但其在商业化应用中仍面临诸多挑战，例如光照均匀性和剂量控制等问题。为了解决这些...

学术背景 中红外光谱范围（2.5至20 µm）因其包含许多分子键的特征吸收峰，被广泛应用于气体检测、光学通信、高质量成像、细菌研究以及土壤成分分析等领域。在这些应用中，波导光电探测器因其高集成度、低功耗和易于小型化的特点，成为光子集成电路（PICs）中的关键组件。然而，传统波导光电探测器在灵敏度和信噪比方面存在局限性，尤其是在暗电流噪声控制和量子效率优化方面面临挑战。 为了提高波导光电探测器的性能，研究人员提出了多种改进方案，例如通过优化材料选择、设计新型波导结构或引入模式转换技术来减少耦合损耗。然而，如何在保持量子效率的同时显著降低暗电流噪声，仍然是一个亟待解决的问题。本文的研究正是针对这一问题展开，提出了一种结合超短波导锥形结构的中红外低噪声波导光电探测器设计方案，旨在通过压缩光纤耦合光...

研究背景与问题引入 非线性波系统是物理学、光学和凝聚态物理等领域的核心研究对象之一。然而，现实中的非线性波系统往往受到随机噪声的干扰，这种干扰可能显著改变波的行为特性，例如孤子（Soliton）的传播、波湍流（Wave Turbulence）的形成以及模式生成（Pattern Formation）。为了更准确地描述这些复杂现象，科学家们提出了随机非线性薛定谔方程（Stochastic Nonlinear Schrödinger Equation, SNLSE），并在此基础上进一步发展了随机共振非线性薛定谔方程（Stochastic Resonant Nonlinear Schrödinger Equation, SRNLSE）。SRNLSE结合了色散效应（如时空色散和模间色散）以及非线性效应...

混合Brinkman型流体在水平太阳能集热板上的传热能力分析 研究背景与问题提出 随着全球对清洁能源需求的不断增长，太阳能作为一种可再生、清洁且低污染的能源，受到了广泛关注。然而，传统的太阳能集热器（如平板太阳能集热器）在吸收太阳辐射和转换热能方面存在效率瓶颈。为了解决这一问题，研究者们提出了使用纳米流体（nanofluids）作为工作流体的新方法。纳米流体是一种由纳米颗粒分散在基础流体（如水、乙二醇等）中形成的悬浮液，其热性能显著优于传统流体。尽管如此，单一类型的纳米流体仍存在局限性，因此近年来，混合纳米流体（hybrid nanofluids）逐渐成为研究热点。 混合纳米流体通过结合不同种类的纳米颗粒（如单壁碳纳米管SWCNTs和多壁碳纳米管MWCNTs），进一步提升了热导率和传热效率。...

部分相干涡旋双曲余弦高斯光束在单轴晶体中的传播特性 研究背景与问题提出 光学领域中，激光光束在各向异性介质（如单轴晶体）中的传播特性一直是研究的热点。这类研究不仅有助于理解光与物质相互作用的基本物理机制，还为设计波片、偏振器、补偿器和光学调制设备等提供了理论支持。近年来，随着对复杂光束（如涡旋光束、部分相干光束等）的研究不断深入，科学家们开始关注这些新型光束在各向异性介质中的行为。然而，对于部分相干涡旋双曲余弦高斯光束（Partially Coherent Vortex Cosine-Hyperbolic-Gaussian Beam, PCVCHGB）在单轴晶体中的传播特性，目前尚未有系统的研究。 为了填补这一空白，M. Lazrek等人开展了相关研究。他们旨在通过理论推导和数值模拟，揭示P...

高增益多频带圆极化双层超表面贴片阵列天线设计研究 学术背景与研究动机 太赫兹（Terahertz, THz）频段通信近年来因其在无线通信系统中扩展带宽的潜力而受到广泛关注。然而，太赫兹系统的应用面临诸多挑战，其中信号衰减和带宽不足是主要问题。为了解决这些问题，设计高性能天线成为关键。传统的微带天线虽然具有简单的设计，但其窄带宽和低增益限制了其在太赫兹频段的应用。此外，圆极化（Circular Polarization, CP）技术能够有效减少发射器和接收器之间的极化失配，从而提高通信质量。 为了应对上述挑战，研究人员提出了一种结合双馈贴片阵列天线和双层超表面（Metasurface）的新型设计。这种设计旨在实现高增益、多频带圆极化特性，并通过优化天线结构和材料选择来提升性能。本研究的目标是开...