基于cc-pVQZ基组,使用内收缩多参考组态相互作用方法计算了BeX+ (X=H,D,T)离子 第一解离极限Be+(2S) + X(2S)和第二解离极限Be+ (2P) + X(2S)的6个电子 态 (X1Σ+, a3Σ+, A1Σ+, b3Π, B1Π, c3Σ+) 的势能曲线。根据势能曲线的 计算结果,利用LEVEL程序求解一维的径向薛定谔方程,获得了相应电子态的振-转能级、A1Σ+-X1Σ+之 间的Franck-Condon (F-C) 因子以及振动能级辐射寿命。利用Breit-Pauli算符计算了b3Π和c3Σ+态自旋-轨道耦 合分裂。分析了BeH+离子A1Σ+态在振动温度为2500、5000、7500、10000 K时的玻尔兹曼布居分布。另外, 模拟了振动温度为10000 K, 转动温度分别为500、1000、1500、2000 K时, A1Σ+-X1Σ+电子系 统Δν=-2和Δν=-3谱带的转动谱线强度分布。

对中远红外波段周期凹槽金属表面结构上传播的表面等离子体激元 (SPPs)进行了研究,结果表明金属表面刻 周期凹槽可以显著降低人工SPPs的渐近频率,并能提高金属表面对电磁场的约束能力。进一步研究了该波段金属 的吸收损耗对人工SPPs (SSPPs)特性的影响,结果显示基于刻槽周期表面结构,不仅可以获得场的亚波长约束, 还可以实现长距离传输。通过对电磁波沿该表面结构传输特性的模拟,验证了表面结构所支持的SSPPs的导波能力。 该表面结构对设计和开发中远红外波段的新型集成导波器件具有参考意义。

由中国物理学会光物理专业委员会和中国光学学会基础光学专业委员会主办、中国科学院物理研究所承办的``第十三届全国光学前沿问题讨论会''于2019年11月08$\sim$11日在北京举行。中国科学院院士杨国桢研究员、张杰研究员、祝世宁教授, 中国工程院院士范滇元研究员,中国科学院外籍院士、美国加州伯克利大学沈元壤教授出席了研讨会。来自国内大学和科研机构的一百多位代表出席了会议。研讨会上报告和张贴的论文有50余篇,其中邀请报告28篇。这些论文反映了相关作者和作者所在研究组的最新研究成果。这里发表的是提交大会的部分报告及论文的摘要。

积分梳状(CIC)滤波器因结构简单和良好的抗混叠性,被应用于各种信号处理系统中。 针对传统CIC 滤波器通带失真较大和阻带衰减较小的问题,通过分析CIC滤波器的特点,提出了一种切比雪夫梳状补偿滤波器(C-CIC)。 MatLab仿真结果表明,与传统CIC、内插二阶多项式级联积分梳状滤波器(ISOP-CIC)和余弦积分梳状滤波器(CIC-COSINE)相比,当CIC级 联的级数相同时, C-CIC滤波器在频率fc处通带幅值的失真和频率fa处的阻带衰减都得到了较大改善。经过FPGA的设计工具 Quartus仿真得知,达到相同的幅频特性时, C-CIC滤波器消耗的片上资源少于ISOP-CIC和CIC-COSINE滤波器。C-CIC滤波器可以更好地应用于波长 调制-可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)系统中。

针对量子图像拼接使用传统尺度不变特征变换(SIFT)算法易造成 特征点数量不合理和误匹配率高的问题,提出基于动态阈值和全局信息的SIFT量子图像拼接算法。针对特 征点数量问题,利用特征点数量与量子点或量子环数量呈正比例关系这一特性,通过量子点或环的密度对SIFT算法 的对比度阈值进行设置,以得到合适的特征点数量。针对误匹配率问题,通过构建全局信息描述子,并与SIFT局部描 述子相结合,以降低误匹配率。实验结果表明:改进的算法有效地完成了量子环、量子线和量子点图像的拼接; 将量子图像的特征点有效地控制在一个合理的范围内,并将误匹配率从17.34%～33.02%降低至10.84%～20%, 使量子图像的拼接具有更好的可靠性。

微纳机械振子在精密测量领域有着广泛的应用,其中调幅或者调频技术是机械振子力 学探测中常用的两种方法。一般情况下机械振子测量灵敏度主要受到热噪声的限制。因此,采用压缩的方法来降低特定相应 测量分量上的热噪声可以有效提高微纳机械振子的力学测量灵敏度。在腔光力系统中通过锁相环路锁定机械振子的振动频率, 并利用光学囚禁对机械振子的振动频率进行调制,在调制频率为机械振子共振频率的两倍时成功对机械振子的特定振动分量进 行了压缩。并且通过反馈增强系统稳定的方法,成功地超越了参量压缩的3 dB极限,达到了4.4 dB的最大压缩率。

基于一个真七粒子纠缠态,提出了两个新的双向非对称受控量子隐形传态方案。 第一个方案实现一方传输一个单qubit态而另一方同时传输一个2-qubit态;第二个方案实现双方分别同时传输一个2-qubit态, 其中一个是任意形式的2-qubit 态,另一个是Schmidt形式的2-qubit态。方案中,参与者1和2分别对各自手中的粒子使用Bell基或GHZ 基进行联合测量,并把测量结果发送给对方;而监督者使用X算子基对他的qubit进行单qubit 测量,并把测量结果发送给两个参与者; 之后参与者在自己的部分粒子上应用适当的酉算子运算就可以恢复出对方隐形传输的量子态。与其它方案相比,所提出方案通信效率 较高,且所使用的真 七粒子纠缠态制备线路简单,易于实现。

在量子-经典混合光网络中,量子信号和经典信号波长如何分配决定了量子 密钥分发(QKD)性能受经典光信号噪声影响的程度。针对基于量子信号所受噪声最小化原则的波长分配优化方案,研究了 QKD性能的优化程度;分析了波长间隔、信道数目等因素对QKD性能的影响。仿真结果表明,优 化方案提升了网络的密钥生成率以及最远安全传输距离;在量子信道和经典信道数目均一定的情况下,网络的量子 密钥生成率和最远安全传输距离随着波长间隔的增大而减小;在经典信道数目和波长间隔一定的情况下,随着量子 信道的增多,网络的总密钥生成率增大,而每个量子信道的平均密钥生成率和最远安全传输距离均减小。

以九量子纠缠态为量子信道,提出了任意二量子态的混合双向受控量子通信协议。 在该协议中,位于遥远两方的Alice和Bob既是发送者又是接收者, Alice能够传送一个未知任意二量子态给Bob, 同时Bob也 能够帮助Alice远程制备一个任意二量子态。该协议表明:仅当发送者与控制者相互合作,量子任务才能成功完成,且总 的成功概率为100%。

在实际的量子密钥分发(QKD)系统中,光源参数会随着时间、 环境的变化而抖动,导致QKD的成码率等性能下降。提出一种减轻光源抖动对QKD性能影响的方法。该方 法用标记相干态光源代替广泛使用的弱相干态光源,可以有效地提高QKD在光源抖动下的安全密钥生成率, 克服光源抖动对QKD性能的影响,并增大传输距离。通过理论分析和数值仿真验证了所提出方法的可行性, 该方法为QKD的实际应用提供了一种思路。

提出了一个在法布里-帕罗腔中由Λ型三能级原子去纠缠动镜和腔场的方案,介绍了通过辐射压力产生光机械系统 稳定纠缠的机理。研究表明,在原子介质存在的情况下,系统可以得到更大的稳定纠缠。所提方案使用西蒙判据判定纠缠, 并采用纠缠负度量化系统的稳定宏观纠缠。当腔场和原子之间的耦合越大时,系统的纠缠越大。在原子的帮助下,系统的纠 缠最大值从0.5增加到2.05。此外,考虑腔场耗散时,这种稳态宏观纠缠仍然存在。

针对开放量子系统中外部环境对系统本身造成影响而出现的退相干现象,利用量子博弈 相关理论,通过EWL量子化方案,建立了振幅阻尼信道条件下的量子囚徒困境博弈模型。在无记忆与完全记忆两种情形下,求出了 模型的收益与纳什均衡解,分析了噪音强度对纳什均衡解的影响。结果表明在无记忆条件下,当噪音强度小于阈值0.5961时,噪音 对纳什均衡没有影响;而在完全记忆条件下,阈值增大到0.9654。这说明振幅阻尼信道在完全记忆比无记忆条件下的纳什均衡解更 趋于稳定,更不易受外界环境的影响,为开放量子系统下提出解决囚徒困境的可行性方案提供了一定的决策参考依据。

在非旋波近似下,精确求解了级联型三能级原子与单模二项式态光场作用量子系统的 能谱和二阶相干度。利用保真度对能级的交叉问题进行了讨论,研究了二项式态光场参数η及原子初始能级的叠加对光 场二阶相干度的影响。结果表明:随着光场参数η的增大,聚束效应持续时间逐渐减小;由于原子能级的叠加导致光场反 聚束效应持续时间减少,无论初始时刻原子是否处于叠加态,当η的数值较大时,光场都将完全呈现反聚束效应;此外,由 于非旋波项产生的虚光子效应,二阶相干度演化曲线出现小锯齿状振荡。

非直视紫外光通信能够在复杂环境和特殊地形下工作,但大气吸收、 散射及湍流会造成信号强度的快速衰减,从而极大地限制了传输距离。协同中继是克服这一缺点、扩大通信范围的有效手段。 针对大气湍流条件下非共面中继辅助紫外散射系统,推导获得了译码转发(DF)和放大转发(AF)两种协议下中断概率的闭式表达式。 通过蒙特卡洛仿真,验证了理论分析结果的正确性。仿真结果表明:DF的中断性能优于AF, 且光发送功率越大、 接收仰角和偏轴角越小,系统的中断性能越好。偏轴角不同,中断概率随发送仰角的变化规律不同。

利用线性组合算符和LLP变分相结合的方法,考虑纵光学(LO)声子色散, 研究了声子色散对单层石墨烯弱耦合极化子性质的影响。在抛物色散近似下导出了单层石墨烯弱耦合极化子 基态能和零朗道能级的分裂能随声子色散系数的变化关系。数值计算结果表明基态能量随德拜截止波数增大 而增大,零朗道能级的分裂能级差随声子色散系数的增大而减小。

为了防止傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪在车载运动过程中产生的振动对光谱仪造成 不良影响,保证光谱仪的信噪比及测量精度,采用角镜式干涉仪结构与单自由度减振系统相结合的FTIR光谱仪系统来提高仪 器抗振性能。对FTIR光谱仪系统进行了几组桌面振动测试实验,验证了角镜式结构具有一定抗振性能,其中单自由度减振系 统对系统抗振性能有明显提高。最后,进行了FTIR光谱仪系统车载实验,结果表明运动中测量的光谱平均信噪比达到静止过 程中平均信噪比的94%,整机系统能够在移动平台上平稳运行,具有良好的抗振性,为FTIR光谱仪的车载运行 检测提供了应用条件。

半铅锡钙钛矿太阳能电池因具有窄带隙、低毒性的优点, 已成为钙钛矿太阳能电池研究的热点。但是铅锡钙钛矿成膜质量差,限制了电池效率的提高。 通过在前驱液中加入二甲基亚砜延缓薄膜结晶速率,制备了致密无孔洞的高质量薄膜。同时, 使用氟化锡和富勒烯衍生物分别减少了钙钛矿晶格中以及晶界与界面处的缺陷,提高了器件效率。 通过上述手段制备的半铅锡钙钛矿太阳能电池效率可达15.1%。

利用紧束缚近似的非平衡格林函数法,研究了含Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合效应的双阶梯型量子线中电子的自旋电 导开关效应。结果表明在正向偏压下, 系统有大的自旋电导出现;但在反向偏压下, 这个大的自旋电导会消失。并且自旋电导 随着Rashba和Dresselhaus 自旋轨道耦合效应的变化呈现圆形结构, 表明Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合效应引起自旋 电导的作用是一样的, 因此可以通过调节Rashba或Dresselhaus自旋轨道耦合效应来控制自旋电导。该系统在未来有可能用来 制作全电自旋电导开关的量子线。