以波长1064 nm的 Nd:YAG 调Q激光束为激发光源,对铜、镁铝合金和钢等金属材料的激光诱导等离子体 光谱 (Lips) 进行了实验探测,并分析了延迟时间、环境气体等因素对元素光谱特性的影响。适当的延迟 时间和氩气环境能显著地改善谱线的信噪比,从而提高元素含量分析的精度。

采用改进的线性组合算符及么正变换的方法研究了极化子速率对量子点中强耦合磁极化子性质的影响。 在考虑 Rashba 自旋轨道耦合相互作用影响下,导出了量子点中强耦合磁极化子的振动频率、基态能量、 有效质量和相互作用能随极化子速率的变化关系。对 RbCl 晶体进行数值计算,结果表明:量子点中强耦合 磁极化子的振动频率、基态能量、有效质量随极化子速率的增加而增大,相互作用能随极化子速率的增加而减少。

采用Pekar类型的变分方法，在抛物量子点中电子与体纵光学声子(LO)强耦合的条件下，得出了电子的基态，第一激发态的能量及相应的波函数。讨论了电子-声子耦合强度， 量子点受限长度对电子在基态|0>，激发态|1>，叠加态1/2(|0>+|1>)时的概率密度分布的影响。结果显示叠加态时的概率密度随着 电子-声子耦合强度的增加而增大，随着量子点受限长度的减小而增大。该结果对以量子点制备量子比特有一定的指导意义。

差分相移键控(DPSK)在长距离光纤通信系统中有高接收机灵敏度、 高频谱效率以及抗非线性效应方面的优势, 最近受到广泛关注。在DPSK通信系统中,线性相位噪声和非线性相位噪声是影响系统性能的主 要因素。研究了如何利用光纤四波混频(FWM)效应来监测和抑制相位噪声,降低相位噪声对DPSK通信系统的影响。 结果表明利用光纤FWM效应产物可以检测相位噪声值，并且基于光纤饱和FWM效应全光限幅器可以有效地降低 非线性相位噪声,提高了DPSK系统性能。该结果对研究高速全光通信有重要意义。

针对离子迁移谱难分辨迁移率相近或相同的有机物,开展了气相色谱-紫外光电离-离子迁移谱联用技术的研究。 通过测量不同色谱柱温和氮载气流量条件下苯的色谱和迁移谱,对实验参数进行了优化。并对苯、甲苯,以及邻、 间、对-二甲苯等五种苯系物混合物进行了测量,获得了混合样品的色谱保留时间、迁移谱离子迁移时间与离子信号 强度的三维谱图。结果表明,同分异构体邻、间、对-二甲苯的迁移率非常接近,单一的紫外光电离-离子迁移谱无法 对它们进行分辨,通过色谱-迁移谱技术的联用,则可以实现苯、甲苯,以及邻、间、对-二甲苯混合物的有效分辨。 证明所建立的气相色谱-紫外光电离-离子迁移谱技术具有良好的分辨检测能力。

为了研究光脉冲在掺镱光纤放大器中的放大传输特性, 建立了光脉冲在分布式光纤放大器中的传输方程, 采用分步傅里叶变换法数值模拟了其传输状态,并着重讨论了频率失谐对光脉冲特性的影响。 结果表明:对于掺镱光纤放大器,随着在放大器中的传输,光脉冲在放大的同时被展宽, 产生变形,其功率谱加宽;当出现频率失谐时,光脉冲的放大能力减弱,并且失去输入时的对称性。 若光脉冲中心频率沿不同的方向偏离介质增益峰值频率,脉冲变形规律不同。因此在设计放大系统时应该考虑光纤放大器的色散、 非线性效应以及频率失谐对光脉冲传输特性的影响。

囚禁汞离子的光微波双共振实验是开展汞离子微波频标的实验基础。 二级Zeeman效应是影响频率稳定度和 磁场效应的重要因素之一。利用光学微波双共振方法测量了囚禁199Hg+离子基态Zeeman分裂。通过减小微波扫描的 频率范围,得到钟跃迁频率和谱线线宽。采用磁屏蔽材料(坡莫合金)对离子阱囚禁区域的磁场进行屏蔽。 使得囚禁汞离子的钟跃迁谱线的线宽减小到1.5 Hz。相对于无磁场屏蔽时,钟跃迁频率减小13.5 Hz, 并利用二级Zeeman效应估算出磁屏蔽后离子囚禁区域磁场大小为0.1高斯。

激光成像跟踪系统是实现空间远距离暗目标跟踪的一种极具潜力的手段, 而目标在激光照射下的 图像将受到激光散斑的调制作用,影响目标的识别及目标的定向精度。对激光照射下目标图像的 统计特性进行了理论分析,提出了一种对原始图像依次实施灰度线性变换、中值滤波和Lee滤波的组合 数值滤波器对图像噪声进行抑制。处理的结果表明,采用上述组合方法,图像的噪声指数可从0.67降至0.22, 同时边缘保持度可达0.96,为后续的图像处理提供了必要的基础。

利用齐次平衡法研究变系数强迫Burgers方程,得到了该方程的多孤立波解。用图形分析方法对孤立波之 间的相互作用进行分析,观察到了在非均匀介质中及强迫项作用下形成的特殊扭结孤立波相互作用而产 生的合并与分裂等新现象。合并(分裂)之后的特殊扭结孤立波可以继续振荡传播,也可以不振荡也不 传播,还可以在原位置振荡但不传播。

提出了一种采用平行载流导线的偏磁场可控的中性冷原子磁导引方案,计算了不同横向偏置磁场 Bbx情况下的横截面磁场分布,讨论了磁阱中心位置的变化,可以实现单通道或双通道 可控磁导引。在此方案基础上,构建了一种利用纵向均匀偏置磁场Bby 实现可控分束比的冷原子分束器方案,计算了横向磁阱的分布,给出了分束器的磁场等高面分布,并采用经典Monte-Carlo方法, 模拟了冷原子在原子分束器中的动力学过程,得到了可调分束比的结果,验证了该方案的可行性。当纵向均匀偏置磁场Bby 从-0.005 G增加到0.005 G时,左右输出端的分束比从0.9/0.1变化到0.1/0.9。

针对给定一个向量构造紧框架问题,研究了量子隐形传态中的联合测量, 得到了一种紧框架构造方法。推广后的基于联合测量的紧框架构造方法: 对于给定向量,先对向量进行排列构成系数矩阵,并对系数矩阵进行奇异值分解,得到它的左、右酉矩阵和奇异 值矩阵;寻找一个基,其中一列排列成的矩阵就是给定向量组的奇异值矩阵中非零部分;把基的 其余列排列成奇异值矩阵中的非零部分,进行重构,就能得到紧框架其余向量。

利用连续两次量子隐形传态技术,提出了基于四粒子团簇态的跨中心量子网络身份认证方案, 实现了分布式 量子通信网络中对客户的身份认证。在该方案中,认证系统包括主服务器和客户端服务器,主服务器和客户端服务 器之间通过共享四粒子团簇态为量子信道进行通信,客户所有的操作都在客户端服务器上进行,不直接与主服务器 进行通信。身份认证全部由服务器根据量子力学原理进行,保证了认证方案的安全性。最后,对该方案进行了安全 性分析。

利用共生纠缠度比较详细地研究了超导耦合量子比特在非马尔可夫环境下纠缠消相干的演化。 研究结果表明:对于不同纠缠初态下的超导耦合量子比特,由于环境作用的记忆反馈效应,处于热平衡环境中的耦合量子比特的 纠缠度总是会单调地趋向于零。进一步的研究结果还表明:在非马尔可夫过程中会很快地出现纠缠的突然死亡, 耗散越强,纠缠的死亡越快;而在马尔可夫过程中则是缓慢地趋向纠缠的死亡。

基于空间频率域交叉谱密度函数的传输公式,推导了有球差多色部分空间相干 光被光阑衍射后轴上点 光谱的解析表达式,而完全空间相干光的结果可作为本公式的特例。着重分析了球差对一阶光谱开关的影响, 结果表明,球差会引起光谱移动的不同和光谱开关临界位置的变化。

研究了腔间有耦合的双J-C模型中原子纠缠的动力学,分析了腔间耦合系数A和 原子的初态对原子纠缠的猝灭(ESD)和猝生(ESB)的影响。 通过对原子间共生纠缠度的数值分析发现,当原子初态为第一类类Bell 态时, 不会出现ESD和ESB,腔间的耦合可使原子的纠缠加大, 并能使初态为分离态的原子产生纠缠。 当原子初态为第二类类Bell态时, A的大小可改变出现ESD与ESB的时间间隔, 或决定是否出现ESD, 但腔间的耦合不能使初态不纠缠的原子产生纠缠。

利用严格耦合波算法计算了二维光子晶体平板结构随角度变化透过谱和波长变化透过谱, 研究了透过谱上 传导共振峰与二维光子晶体平板能带结构的关系。利用共振传导模的低透过和高Q值的特点,设计了基于磷化铟材 料的工作在1550 nm波长附近的角度分辨和波长分辨的光子晶体光开关。理论模拟结果表明,该结构透过谱上传导 共振峰品质因子可达105, 非线性折射率变化为10-4即可实现开关对比度接近100%。当信号光或泵浦光分别与光 子晶体平板传导共振模耦合时,由于共振耦合使得泵浦光场增强,需要泵浦能量仅为184 fJ,为目前所知能量最低的光开关。

为了讨论光孤子在色散管理系统中传输的特性,分别模拟了孤子在平均 色散为负(反常色散)、正(正常色散)的 不同色散深度色散管理系统中演化的情况,结果表明,随着周期色散图色散深度的增大,稳定传输的脉冲峰 值功率增大,且脉冲周期性振幅的波动幅度增大,并且发现了亮孤子可以在平均色散为正的光纤系统中传输, 但传输质量较差,传输距离有限。

湍流强度廓线激光雷达通过测量各层的大气相干长度来获得湍流强度廓线。从测量的大气相干长度直接 反演湍流强度廓线会出现很大的噪声增益。介绍了一种通过求导并结合理查森迭代方法来反 演湍流强度廓线,并对这种方法进行了数值模拟。通过反演两种典型系数下的 Hufnagel-Valley(H-V) C2n模式廓线,两参数下反演廓线和原始廓线的平均相对误差分 别为7.8%和10.6%,结果表明该算法具有较高的精度。

利用近红外光谱技术进行生物组织激光诱导间质热疗 (Laser induced interstitial thermotherapy, LITT) 实时监测,探讨 LITT 术中疗效评估基础。实验样本采用离体猪肝和小鼠皮下移植肝肿瘤, 使用近红外光谱实时采集系统采集激光热疗过程中组织吸收系数 (μa)。实验结果表明μa在激光热疗过 程中具有一定的变化规律,其中猪肝的变化规律非常明显,在低功率下呈现缓慢的上升,高功率下达到 一定的温度 (50°C左右) 快速上升,并逐步达到稳定。肿瘤在热毁损时会根据瘤体的组织特性不同出现 特异性变化,这些变化可以作为将来临床治疗的参考。实验结果表明在进行实体组织激光诱导间质热疗 过程中,μa作为实时监测因子具有一定的参考价值,而作为肿瘤的治疗评估因子还需要进一步探索。

在有效质量近似下,采用变分法,研究了内建电场和杂质对双电子柱 形 GaN/Alx Ga1-x N 量子点系统束缚能的影响。 结果表明:杂质带负电时,体系基态能量都比较大,不易形成稳定的束缚态。带电量为e的施主杂质位于量子点中心时, 杂质电子的束缚能随量子点高度和半径的增加先缓慢增大后减小,存在最大值;随着Al含量的增加,体系的束缚能增大。 随着杂质从量子点下界面沿z轴移至上界面,体系的束缚能先增大后减小。与单电子杂质态相比,内建电场对双电子量子 点系统束缚能的影响比较显著;当量子点高度 L<6 nm时,杂质双电子量子点系统的束缚能大于单电子杂质态束缚能, 而当量子点高度 L>6 nm时,杂质双电子量子点系统的束缚能小于单电子杂质态束缚能。