基于光谱分析的AMOLED蓝光危害与节律效应随年龄变化研究

当前光生物安全研究多针对光谱分布恒定的人工照明,且较少考虑人眼透射率随年龄变化的影响。未来20年AMOLED可能将逐步成为智能手机的主流显示屏。为了探索AMOLED的蓝光危害与节律效应与使用者年龄的关系,为AMOLED个性化设计及使用提供理论参考,我们根据CIE 203-2012A给出的人眼透射率随年龄变化的函数表达式,得到了11个不同年龄(1—100岁,每间隔10岁)人眼透射率。采集了6个不同色温(2 300、 2 700、 3 400、 4 100、 5 000和6 500 K)AMOLED 380～780 nm可见光波段的原始光谱分布数据,对不同色温下AMOLED的原始光谱分布数据进行归一化处理,由不同色温下AMOLED的归一化光谱分布数据乘以不同年龄人眼透射率,得到不同年龄下不同色温AMOLED在人眼视网膜上的有效光谱分布。利用人眼视网膜有效光谱分布,代替蓝光危害因子与节律因子计算公式中的原始光谱分布,计算了AMOLED在不同年龄人眼视网膜上有效光谱分布的蓝光危害因子与节律因子。通过高质量函数拟合分析,研究了AMOLED的蓝光危害与节律效应随年龄变化。研究分析结果表明：AMOL...     

不同手机屏幕对青少年生理节律和蓝光危害的影响

针对市场上三款常见的不同材质的手机屏幕（LED背光LCD、OLED、SUPER AMOLED）,在黑暗中、屏幕距离瞳孔15 cm处4种不同色温的条件下,研究不同手机对青少年生理节律和蓝光危害的影响。在充分考虑年龄、人眼受光面积、透射率的情况下,改进传统计算蓝光危害因子的公式,并计算节律因子和蓝光危害因子。结果表明,不管何种手机,节律因子和蓝光危害因子都随色温升高而增大,并且均呈现出良好的线性关系。在7 425~9 201 K色温下,节律因子由大到小依次为:OLED > SUPER AMOLED > LED背光LCD;而蓝光危害因子由大到小依次为:LED背光LCD > SUPER AMOLED > OLED,由此可以根据不同需求,选择相对更健康合适的手机。     

LED照明节律效应随年龄的变化

研究了不同色温LED照明时节律效应随年龄的变化规律。在节律因子计算公式中,引入不同年龄人眼的透射谱,分析LED色温和年龄对节律因子的影响。然后,测量了12名老年和18名青年男性在黑暗状态下以及照度为500 lx、不同色温LED照明时的心率,采用黑暗状态与照明状态的心率变化表征节律效应,来验证所得的理论规律。结果表明:色温为6 500,5 500,4 500,3 500 K的LED照明时,青年人(20岁)的节律因子分别为1.1,0.7,0.5,0.44,不同色温LED照明时心率变化率差异明显;老年人(65岁)的节律因子分别为0.5,0.3,0.25,0.2,不同色温下心率变化较小。在同一色温LED照明时,节律效应随着年龄的增加而减小。LED色温不同时,青年人节律因子的变化较大,老年人则变化较小。     

一种光源的蓝光危害与节律效应可视化评估方法

为了使基层质检人员经济快速的评估光源蓝光危害与节律效应,测量了六种常见人工照明和三种显示器的光谱分布,结合QB5型钴蓝玻璃片的透射率,对九种光源透过QB5型钴蓝玻璃片的光谱分布进行计算分析,研究了光源蓝光危害因子和节律因子与1931 CIE-XYZ色坐标Z值、透过钴蓝玻璃片的主波长及明视觉光通量的关系;以人眼对波长及亮度变化的分辨力为依据,验证了以烛光为参照,根据人眼透过QB5型钴蓝玻璃片观察到的光源亮度,对光源蓝光危害与节律效应进行可视化评估的可行性。结果表明：九种光源的蓝光危害因子和节律因子均随色坐标Z值、透过钴蓝玻璃片的主波长及明视觉光通量的增大而增加;该可视化评估方法可行。研究方法与结果可为光生物安全评估与相关仪器设备开发提供参考。     

以发光二极管为背光源的平板显示对人体非视觉的影响

针对以发光二极管为背光源的平板显示对人体生理节律等非视觉的影响,采用节律因子评价模型设计了实验系统.通过全空间平均辐射法,采用国际电工委员会标准中平均图像电平的节目画面,测量显示不同图像时以发光二极管为背光源的平板显示器光辐射的节律因子.结果发现:以发光二极管为背光源的平板显示器在显示白场和大部分彩色图像时的节律因子为5.0以上,其非视觉效应比普通照明要强得多,且与显示的图像内容密切相关;该平板显示器的光学辐射对人体生理节律等非视觉具有不可忽视的影响.     

不同年龄群体的光生物效应评价方式

研究了照明光环境对不同年龄人群的光生物效应定量评价方式。从光照转换角度提出了一种考虑不同年龄人眼透射谱、瞳孔直径以及受光面积的节律因子模型,选取3种不同色温(3 000,4 000,6 000 K)的白光LED光源,在同种照度500 lx下实验测试其光谱分布,并对提出的节律因子进行计算,与之前标准中考虑年龄的修正因子方式进行了线性拟合对比分析。结果表明:在相同色温下,随着年龄的增大,节律因子值逐渐减少;而对于相同年龄,随着色温的增大,节律因子是变大的,此种规律与其他研究人员得出的实验结论一致。从线性拟合相关度上来看,三种色温下两种考虑年龄的节律因子的直线相关度分别为0.958 08,0.958 33,0.957 22,具有较高的相关性。较之于标准中的考虑透光谱方式,本文提出了另外一种考虑不同年龄人眼差异的光生物效应评价方式,尝试对人眼模型的透射谱进行绝对而不是相对效应的考虑方式。     

显示设备防蓝光模式和色域的关系

基于新型光源的显示设备以大色域、高亮度、高解析度等优点成为了市场主流.蓝光作为三基色之一,是显示系统不可或缺的部分,它的波长、光谱宽度、亮度等参数影响着显示系统的方方面面.同时,过强的蓝光会损害人眼的视网膜细胞并影响生物节律.如何减少蓝光危害是设计显示系统时需要考虑的重要问题.以手机、电视屏幕为代表的显示设备是人机交互的重要媒介,为了减少其中的蓝光危害,在设备中通常都设有防蓝光模式.这种模式会影响到显示设备的色域.基于此,测量显示系统中色域和蓝光危害随着防蓝光模式的变化过程是有必要的.我们提出了一种测量显示设备特征点获得立体色域的理论.以目前市面上几种主流手机作为实验样本测量立体色域,结合光谱获得蓝光危害值,提出色域和蓝光危害的兑换比例这一测量标准,以评估防蓝光模式的质量.     

红/绿/蓝/暖白4色LED白光温度光谱优化方法

研究了一个基于高斯模型和双高斯模型的温度变化光谱模型,并基于脉冲宽度调制（PWM）调光的红/绿/蓝/暖白（R/G/B/WW） 4色LED混合白光进行了实验验证。结果表明,在20～90℃温度范围内,当相关色温为3000、5000、6500 K时,光源参数（照度、显色指数、相关色温、蓝光危害因子和节律因子）的最大相对误差为3.79%。基于该模型,采用自适应差分进化（JADE）算法获取R/G/B/WW发光二极管在不同温度下的补偿占空比,并建立光谱优化模型以消除温度对光源光谱及其光源参数的影响。结果表明,优化补偿后的光谱与初始温度光谱基本一致,光源参数最大相对误差为2.62%。     

利用电容-电压法研究GaN基双异质结发光二极管的结构特点

本文利用电容-电压法(C-V法)研究GaN基蓝光发光二极管的双异质结构,将测得的样品C-V曲线由变化中心处分为两部分,分别分析其PN结类型.接着通过液氮对二极管进行温度控制,得到不同温度下的C-V曲线及其对应的杂质浓度分布曲线,分析温度对两者的影响.最后由不同温度下的杂质浓度分布曲线,分析GaN基蓝光发光二极管的双异质结构.实验结果表明该GaN基双异质结蓝光二极管的PN结类型两边都为突变结,在不同温度下,样品的电容值随温度的升高呈增大趋势.双异质结构随温度的降低逐渐显著,当T=98 K时,双异质结构趋于理想情况.     

蓝色荧光有机发光二极管中的激子-电荷相互作用

有机发光二极管(OLED)作为新一代显示技术已广泛商用,但蓝光有机发光二极管在效率和稳定性等方面仍存在不足,虽用磷光染料能明显地提高效率,其制作成本之高却限制了产业化发展.因此,本文对蓝色荧光有机发光二极管中的效率滚降现象进行了深入探究.首先,从稳态和瞬态两个角度研究了电子电流和空穴电流对单极器件光致发光行为的影响,表明空穴对激子的淬灭效果更显著.实验证明激子-电荷相互作用是荧光OLED中效率滚降的主要机制,且激子主要是被束缚电荷淬灭而非移动电荷.另一方面制备了不同掺杂浓度的有机发光二极管器件以探究掺杂浓度对激子-极化子相互作用的影响,得到了综合性能较好的蓝色有机荧光器件,分析表明调控发光层电荷俘获可以平衡界面堆积电荷和发光层束缚电荷对激子的淬灭.本文完善了激子-极化子淬灭的内在机制,给减缓蓝色荧光有机发光二极管的效率滚降提供了有益参考.     

蒙特卡罗模拟光通过大气后的时间分布

采用蒙特卡罗方法模拟了光通过光学特性参数不同的大气后透射光时间分布。分析了大气的散射系数、吸收系数、不对称因子及折射率对透射光时间分布的影响。结果表明：透射光时间分布曲线存在两个峰,分别对应子弹光与漫射光。各光学参数界定了子弹光、蛇形光、漫射光的大小和时间范围,并从统计模拟的角度解释了折射率大的大气中难以成像的原因。     

光源在光学实验中的应用

本文对大学物理光学实验中常用光源做简单介绍,使学生明确不同的光源用于不同的实验目的。     

蒙特卡罗模拟光通过大气后的时间分布

采用蒙特卡罗方法模拟了光通过光学特性参数不同的大气后透射光时间分布.分析了大气的散射系数、吸收系数、不对称因子及折射率对透射光时间分布的影响.结果表明:透射光时间分布曲线存在两个峰,分别对应子弹光与漫射光.各光学参数界定了子弹光、蛇形光、漫射光的大小和时间范围,并从统计模拟的角度解释了折射率大的大气中难以成像的因为.     

尘埃粒子计数器中光源对传感器光通量的影响分析

在Mie散射理论基础上，由单分散射的光强表达式导出在偏振光的入射条件下一定立体角内的散射光通量的表达式，并与自然光入射作比较。计算了在相同强度不同光源入射下，尘埃粒子计数器的两种常用散射光收集系统收集的散射光通量。结果表明：采用近前向散射光收集系统得到的光通量相等；而采用直角方向散射光收集系统时两者并不相等，且在平面偏振光入射时，收集的散射光通量还跟探测器中心与入射光偏振方向夹角有关。用MATLAB编程计算，得出了在探测器中心与偏振方向的夹角成90°或270°位置时，收集的散射光通量有极值的结论，为激光尘埃计数器传感器光学设计提供了依据。     

汇聚式反射抛物面的宏观聚光测试

 目前反射式抛物面的检测主要是利用光的干涉法测量抛物面的光程来实现,虽然精度比较高,但却只能检测抛物面的光滑程度,而对抛物面的聚光效果无能力。该文从基本原理出发,重申反射式抛物面的聚焦成像本质,进而指出确定其聚光精度的关键是反射面各点的面积元方向与入射光的夹角关系,而不是光程关系。同时给出了应用特大口径平行光源或特大口径平行光源组合直接对反射抛物面进行检测的方法,它可以定性地检测出抛物面宏观的聚光效果和成像质量。     

Generation and storage of double slow light pulses in a solid

We experimentally study the generation and storage of double slow light pulses in a Pr³⁺:Y₂SiO₅ crystal. Under electromagnetically induced transparency, a single signal pulse is stored in the spin coherence of the crystal. By simultaneously switching on two control fields to recall the stored information, the spin coherence is converted into two slow light pulses with distinct frequencies. Furthermore, the storage and controlled retrieval of double slow light pulses are obtained by manipulating the control fields. This study of double slow light pulses may have practical applications in information processing and all-optical networks. vspace2mm     

利用II类相位匹配谐振倍频产生多种非经典光场

回顾了产生压缩光场和纠缠光场的实验的发展过程,包括倍频过程产生压缩光的实验进展。设计了双共振半整块驻波倍频腔,通过谐振倍频过程获得波长为540nm的绿光,完成了同时产生多种压缩光场和纠缠光场的实验。     

高阶耦合光伏空间孤子

采用数值模拟方法研究光折变晶体中的高阶耦合光伏空间孤子.该孤子可用包含两种频率的四束平行光入射到折射率改变为正的光折变晶体中形成.数值研究还发现，当入射光束为双曲正割光束时，在一定条件下可以模拟高阶耦合光伏空间孤子，而且，这种高阶耦合光伏空间孤子显示出光控光的特性.入射光束显著偏离左右对称会影响高阶耦合光伏空间孤子的实现. 关键词： 耦合光伏空间孤子 光控光     

使线偏振光变为圆偏振光——薄膜1/4波片的设计

在一个折射率为N_2的基片上,镀制一层折射率为N_1=(N_0·N_2)~(12),厚度为d_1=λ/4(N_1~2-N_0~2Sin~2φ_0)~(-1/2)的透明介质薄膜,当一束波长为λ的线偏振光以特定的方位角α,在合适的入射角φ_0下,倾斜辐射到薄膜表面上时,可得到的反射光线为圆偏振光。