铯原子系统中部分PT对称的研究

本文主要研究铯原子Λ型三能级原子的部分PT对称和相变,利用铯原子基态|6S_(1/2),F=3>、|6S_(1/2),F=4>和激发态|6P_(3/2),F'=4>组成Λ型三能级原子系统,由失谐⊿3=607 MHz的探测光与耦合光形成双光子拉曼吸收,构成损耗通道.增加了共振作用于能级6S_(1/2),F=3>与|6P_(3/2),F'=4>跃迁的泵浦光改变两个基态能级的布居,从而使Λ型三能级系统的吸收减小,在一定条件下形成原子系统的增益通道,从而构成部分PT对称的原子系统.实验中通过改变耦合光和探测光的腰斑比σ,观察到部分PT对称系统中由对称向破缺相的转变.此外研究了探测光束强度分布的不对称程度Dasym,精确地测量了部分PT对称的破缺点,理论计算与实验测量结果相符.本文所报道的部分PT对称性及其相变的结果,为主动操纵非厄米系统中的多维激光束开辟了一条途径,并在设计激光不同部分的光放大和衰减光学器件方面具有潜在的应用价值.

基于粒子群优化模糊PID的双闭环温度控制系统

针对近红外分布反馈式半导体激光器(DFB)输出激光的波长和光功率的稳定性受温度影响较大的特点,设计了一种双闭环模糊PID温度控制系统.由于模糊PID控制器对PID参数的调控取决于专家经验,尽管控制效果也不错,但距离理想状态还有一定的距离,于是把粒子群优化算法导入模糊PID控制器中,实现对参数更深层次的优化.经过模拟证明,经过粒子群算法优化后的模糊PID控制器具有更快的响应速度、更小的超调率,还可以在更短的时间内使系统到达稳定状态.

关于LHC能区pp碰撞系统中顶夸克横动量分布的研究

顶夸克是标准模型中最重的粒子,它的发现进一步验证了标准模型的正确性,并为人们探索标准模型之外的新物理提供了新的手段.在实验上,高能碰撞是研究顶夸克的唯一途径.在多源热模型框架下对Tsallis分布与逆幂律分布函数进行改进,运用改进后的双组分统计分布对产生顶夸克的碰撞反应系统中末态粒子的横动量分布进行描述,提取出相关的参数值.

三端自旋交换耦合双量子点体系的热流特性

运用量子主方程方法,研究了三端自旋交换耦合双量子点体系的热流和电流随偏压的变化行为.在电子交换作用为铁磁情况下,偏压较低时两电极量子点的电流和热流出现阻塞现象,这是由于电极的电子费米能低于跃迁量子点多体态之间的能量差.高偏压时,所有输运通道完全打开,电流到达一个平台,但是热流随偏压增加呈线性增长行为.与此不同的是,反铁磁情况下没有出现阻塞现象,因为此时主导输运的跃迁通道能级差较小,更容易产生电流并且到达平台所需的偏压较低.这些结果可以为设计基于量子点的热流器件提供理论依据.

基于TDLAS甲烷检测系统压强补偿的研究

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,在1653 nm波段结合波长调制光谱吸收技术(WMS),使用光程为14 m长的Herriott型多光程池组成了气体检测系统,并通过此系统在常温常压的条件下,对CH4进行测量实验,其中拟合决定系数为0.998.为了分析压强对二次谐波信号的影响,通过此系统测量了不同压强对应的二次谐波信号,将二次谐波信号幅值与压强进行线性拟合,线性关系良好.通过二次谐波过零点间距的解析式计算得到被测气体压强,并通过拟合公式实现无需压力传感装置的压强补偿功能,在负压情景下的工业测量具有较广泛的应用前景.

开放自主型基础物理实验新体系构建研究

通过对开放自主型实验的内涵与特征的阐述,对如何构建地方高师院校开放自主型基础物理实验新体系,以及新体系的运行系统与保障机制进行了探讨。

计算机辅助实验系统在近代物理实验中的应用

该文介绍了计算机辅助实验系统的特点以及在近代物理实验教学中应用的现状。通过氩原子第一激发电位的测量、钼阳极X射线精细结构的测定、电子荷质比的测定实例,论证了计算机辅助实验系统在近代物理实验教学中的重要作用,指出了配有计算机辅助实验系统的近代物理实验所具有的优越性。

冷原子系综中光纤腔增强且高保真度的光学存储

利用原子系综中的Duan-Lukin-Cirac-Zoller (DLCZ)过程可产生光与原子记忆(自旋波)量子纠缠,该纠缠可作为量子中继的重要元件.随着量子信息研究的深入发展,人们对量子信息存储其灵活多样性、可控性等方面提出更高的要求.本文在冷原子系综中演示了一种基于DLCZ过程的光纤腔增强且高保真度的光学存储方案,即将87Rb原子系综放于设计的光纤腔中,通过光纤腔增强“写出”和“读出”光子与原子系综的耦合实现自旋波量子信息的有效恢复,同时具有较高的保真度.观察到有腔且锁定的情况下斯托克斯光子产生概率比无腔时增加4.6倍,原子自旋波读出效率增加1.6倍,实验实现22%的读出效率并具有92%的量子态保真度,该读出效率对应一个40%的本质读出效率.这种高度可恢复、高量子态保真度的原子-光子纠缠源,可为未来长距离量子通信及广域大规模量子网络构建的实现提供另一种有效的途径.

非线性相互作用引起的双模Dicke模型的新奇量子相变

量子相变是量子光学和凝聚态物理领域的一个重要课题.本文在标准双模Dicke模型的基础上引入原子-光的非线性相互作用,研究其所引起的量子相变.利用自旋相干态变分法从理论上给出有两个参量的基态能量泛函.两模光场采用四种不同的比例关系进行研究,并且在实验参数下,通过可调的原子-光的非线性相互作用参量,给出了宏观多粒子量子态的丰富结构.本文主要呈现了在蓝失谐和红失谐下,双稳的正常相、共存的正常-超辐射相和原子数反转态等丰富的基态特性.原子-光的非线性相互作用在蓝失谐可以引起标准的双模Dicke模型的正常相到超辐射相的二级量子相变.在红失谐时引起新奇的基态特性,新奇的量子相变,即反转的超辐射相到反转的正常相的二级逆量子相变.原子-光的非线性相互作用和两模光场比例不同时,对量子相变的相边界和基态物理量的值有较大影响.

融合改进A^(*)算法和优化动态窗口法的路径规划

针对传统A^(*)算法在栅格数量较多时存在折点多、耗时长,以及动态窗口法在复杂环境下灵活性差的问题,提出一种融合改进A^(*)算法和优化动态窗口法的路径规划算法。首先,在传统栅格地图上建立一层粒度值更大的拓扑层地图,接着将拓扑层规划出的路径在栅格地图上进行优化,删除冗余节点、提高路径平滑度。通过增加机器人在不同场景下的运动状态来优化动态窗口法。最后,将全局规划的关键点作为局部规划的临时目标点,实现两种算法的融合。通过对比试验,证明融合算法不仅保证了全局路径较优而且减少了折点数、耗费时间,还提高了机器人在动态环境下路径的平滑度和灵活性。

基于SOA的光子脉冲LIF神经元研究

脉冲神经网络与传统人工神经网络相比,具有硬件友好性和低能耗的优点。而光子脉冲神经网络与电脉冲神经网络相比具有速度快、能耗低、传输容量大和抗电磁干扰能力强等优点。基于半导体光放大器(SOA)设计了一种新的光子脉冲神经元模型—LIF(泄漏积分与发射)模型,实现了信号的加权、延迟、积分和阈值判决等功能,并在此基础上探索了该LIF模型在数字逻辑中的应用。实现了基于该模型的“异或”逻辑功能,并改进了一种具有兴奋性和抑制性神经元,通过光通信仿真软件得到LIF模型、“异或”逻辑和具有兴奋性和抑制性神经元良好的输出。

基于三平行MZM的无滤波16倍频毫米波生成方案

为了提高生成毫米波倍频数的同时降低系统复杂度,提出了一种基于三平行马赫-曾德尔调制器的无滤波16倍频毫米波生成方案。该方案利用两个并联的马赫-曾德尔调制器产生载波和8阶光边带,通过调节第三个马赫-曾德尔调制器的直流偏置电压抑制载波,经光电探测器拍频得到16倍频毫米波信号。对16倍频毫米波产生的原理进行了详细分析,并通过仿真对方案的可行性进行了验证,其光边带抑制比和射频杂散抑制比分别为29.7 dB和24.6 dB。根据仿真结果分析了调制深度的偏移、消光比、MZM-3的直流电压偏移及MZM-1与MZM-2射频信号相位差对系统的影响,结果显示在一定的偏差范围内系统仍可获得良好的性能。

C_(15)NO_(4)H_(n)I_(m)(n=11,12,13,m=4,3,2,n+m=15)结构与光谱性质的密度泛函理论研究

二碘甲状腺原氨酸(分子式为C_(15)NO_(4)H_(13)I_(2)),三碘甲状腺原氨酸(分子式为C_(15)NO_(4)H_(12)I_(3))以及四碘甲状腺原氨酸(分子式为C_(15)NO_(4)H_(11)I_(4))作为甲状腺分泌的主要激素,对人脑的发育、神经递质的合成、新陈代谢的调节和甲状腺功能正常运作等起到至关重要的作用。通过理论计算方式对C_(15)NO_(4)H_(n)Im(n=11,12,13,m=4,3,2,n+m=15)三种化合物进行系统研究,为今后的实验研究提供详实的理论依据。通过Gaussian软件包和GaussView软件结合进行理论计算,在选用B3LYP/Lanl2mb基组水平上,首先采用密度泛函理论(DFT)优化了C_(15)NO_(4)H_(n)Im(n=11,12,13,m=4,3,2,n+m=15)三种团簇的几何和电子结构。然后基于这些团簇的基态稳定结构下,其激发态吸收谱和发射谱的研究使用相同的基组水平并采用极化连续介质模型(PCM)下运用含时密度泛函理论(TDDFT)进行。研究结果表明,优化所得C_(15)NO_(4)H_(n)Im(n=11,12,13,m=4,3,2,n+m=15)团簇的几何结构对称性均为C1;在C_(15)NO_(4)H_(n)Im(n=11,12,13,m=4,3,2,n+m=15)基态稳定结构基础上,得出它们的输运性质,即二碘甲状腺分子(C_(15)NO_(4)H_(13)I_(2))既不具有p型输运性质亦不具有n型输运性质,而三碘甲状腺素(C_(15)NO_(4)H_(12)I_(3))和四碘甲状腺素(C_(15)NO_(4)H_(11)I_(4))团簇均为p型输运材料;通过含时密度泛函理论,在优化好的基态结构基础上,又计算了它的溶剂效应,进一步得出该分子在水溶剂中的吸收谱特性,同时通过研究还获得了C_(15)NO_(4)H_(n)Im(n=11,12,13,m=4,3,2,n+m=15)团簇的手性光谱ECD特征图谱。理论研究可以为实验研究提供可对比的理论数值,为今后的实验研究提供了可行性参照值。

基于里德伯原子Stark效应射频电场测量灵敏度研究

里德伯原子极化率大,在外加电场作用下原子能级发生Stark分裂和频移,可实现里德伯原子高灵敏电场传感器的研究.采用Shirley的简化不含时Floquet哈密顿量模型,计算了Cs里德伯原子的AC Stark能谱,修正后与实验上测得的弱场中Cs里德伯原子的DC Stark离子能谱拟合,在获得60D_(5/2)和70D_(5/2)里德伯原子态极化率αDC的同时实现低频弱场灵敏度的计算.并计算了Cs里德伯原子60D_(5/2)态频率在0—500 GHz范围内振荡电场中的AC Stark能级频移量,对里德伯原子传感器在其宽光谱范围内的灵敏度进行定量分析,实现任意场频率最佳灵敏度的计算,为里德伯原子传感器的研究提供理论基础.

LLM-105的分子间相互作用和热力学性质

应用第一性原理可以计算含能材料0 K下的结构和物理性质,但温度效应的缺失通常会导致计算数据与实验结果产生偏差.同时,与温度相关的热力学参数是含能材料在宏观和介观尺度下建模的关键输入.为此,本文以高能低感炸药1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(LLM-105)为研究体系,基于准简谐近似,采用色散修正的密度泛函理论研究温度加载下LLM-105的分子间相互作用和热力学性质.晶格参数和热膨胀系数的演化表明LLM-105分子间相互作用具有强烈的各向异性,其中b轴方向(分子层间)的膨胀率远高于ac平面(分子层内).Hirshfeld表面及其指纹图分析进一步证实LLM-105的分子间相互作用主要取决于O···H构成的氢键.结合Mulliken布居数和结构分析,温度加载下氢键相互作用的变化可诱发硝基旋转,并使得C—NO_(2)键的强度明显减弱,为高温分解反应的触发键提供了理论依据.此外,本文计算了等容和等压条件下的热容、熵以及等温和绝热条件下的体模量等基础热力学参数.其中绝热条件下的体模量与实验值吻合,同时体模量随温度的演化反映了LLM-105在温度加载下的软化行为.上述理论研究可用于构建含能材料在介观和宏观尺度下的模型,也为测量原子分子水平下的热力学性质提供了重要的参考价值.

基于LabVIEW的拉曼光谱自动定性分析系统

提出一种拉曼光谱自动定性分析算法,基于二阶导数和阈值判定对拉曼光谱谱线自动寻峰,无须进行背景扣除,即可实现从荧光背景中提取有用的光谱信号.在此基础上进一步对比拉曼光谱数据库确定待测物成分,实现对样品的拉曼光谱谱线定性分析.基于LabVIEW虚拟仪器平台编写了分析程序,便于在此基础上开发低成本便携式拉曼光谱仪,在食品、考古、珠宝鉴定、司法等物质定性分析领域有潜在的应用价值.

跨学科教学:大学物理教学范式的转变

本文从科学发展的趋势、国外大学理科教育的角度、我国大学物理教学的传统以及当今社会对具有跨学科研究能力人才需求的视角,讨论了在大学物理教学中跨学科教学的内涵、价值、范式、理念、领域、途径与方法,给出了跨学科联系的实例.

中学物理实验技能的评价研究

物理实验是一个手脑并用、程序繁杂的过程。在实际的教学中,对学生实验技能的评价大都是围绕着知识环节,以纸笔测试为主,或只考查实验的操作技能,这是片面的评价。对物理实验技能进行评价,要求评价的内容全面、标准合理、方法得当。

一种适用于无线通信系统的小型微带天线设计

目前无线通信中的天线设计需要满足通信终端日趋小型化的要求.本文提出了一种新型的适用于无线通信系统的小型微带天线.该天线同时采用贴片左右对称曲流和接地板蚀刻梳状缝隙两种小型化方法,使其尺寸大大减小.测试结果表明,该天线在回波损耗时的工作带宽可达到2.415GHz～2.47 GHz,同时具有较好的辐射增益,是一种具有很好理论参考意义与实用价值的微带天线.

高效率时间复用Duan-Lukin-Cirac-Zoller存储方案的实验研究

大规模广域量子网络的构建需要在量子节点之间进行纠缠交换及量子中继等过程,基于自发拉曼散射过程在冷原子中制备空间复用、时间复用以及多模式复用的光与原子纠缠界面为实现量子中继提供有效技术途径,其中读出效率的高低具有至关重要的作用.通过设计可扩展型脉冲光制备技术及能级的合理选择,本文构建了具有高效率的六路时间复用的光与原子纠缠源.实现纠缠源纠缠产生概率5.83倍的增强,同时读出效率约38%,对应Bell参数约为2.35.本研究成果为长距离量子通信及广域大规模量子网络构建提供有效资源及技术支撑.