星载单光子激光雷达海洋噪声模型

星载单光子激光雷达以超高灵敏度和超高重频的优势,在海洋探测领域展现了广泛的应用前景。雷达系统中的单光子探测器件具有极高的灵敏度,可以探测光子量级的回波信号,同时也极易受太阳背景光噪声影响。由于背景噪声直接影响激光雷达的工作性能,还会对星上原始的数据量产生影响,在卫星系统设计阶段,对噪声强度的准确估计至关重要。本文综合考虑大气后向散射、水面反射及水体后向散射的贡献,建立了一个星载单光子激光雷达海洋噪声的估计模型。以全球首个对地观测星载激光雷达ATLAS为例,在输入系统参数和环境参数后,模型估计的噪声与ATLAS实测噪声误差在15%以内,证实了该噪声模型的正确性。

完备Buck-Sukumar模型的光子阻塞效应

Buck-Sukumar (BS)模型在一定的耦合强度处会出现能级塌缩现象.通过引入一个非线性光子项,定义了一个完备的BS模型,消除了能级塌缩.进一步通过计算二阶关联函数等物理量理解了非线性光子项与失谐量对该模型的影响.结果表明,在共振情况下,非线性光子项破坏了BS模型的能谱简谐性,可以在更大的耦合强度范围内产生单光子投影态,形成光子阻塞;而在非共振情况下,非线性光子项使非简谐的能谱在整个耦合区间都有定义,且正失谐促进光子阻塞,负失谐抑制光子阻塞.

双光子显微镜技术下胶质瘤-壁细胞在体多荧光示踪小鼠模型的建立及应用

目的建立双光子显微镜下可视化胶质瘤、壁细胞和血管的活体自发荧光的基因小鼠模型并进行评价。方法以PDGFRβ-Cre^(+/-):Rosa26-tdTomato+/-基因工程小鼠为观察壁细胞和血管结构的载体,接种GL261-CFP小鼠胶质瘤细胞并对颅骨进行透明化,通过双光子显微镜动态跟踪观察胶质瘤增殖侵袭过程中血管与壁细胞的动态变化。结果通过基因鉴定证实PDGFRβ-Cre^(+/-):Rosa26-tdTomato+/-基因工程小鼠成功繁育。对比C57BL/6小鼠,基因工程小鼠的形态外观和繁殖等无显著性差异,组织苏木素-伊红(HE)染色切片分析显示脏器发育无异常。Tamoxifen诱导下基因工程小鼠的Cre重组酶活性至第7天作用完全。接种GL261-CFP后观察到胶质瘤增殖侵袭的动态过程及肿瘤内血管形态结构紊乱、游离壁细胞增多。结论成功构建了荧光可视化壁细胞的基因工程小鼠,分别利用异硫氰酸荧光素-葡聚糖标记血管和青色荧光标记肿瘤细胞,使用玻璃圆片与固定环替代小鼠颅骨,实现了活体状态下长期稳定地动态跟踪小鼠接种脑肿瘤后血管及血管支持细胞的形态结构变化,为研究脑胶质瘤提供了病理可视化的动物模型。

单光子雪崩二极管SPICE仿真模型的建立和应用

单光子雪崩二极管(SPAD)作为一种高效的光子探测器件被广泛应用于量子通信和三维成像等领域。在Cadence中建立了一个SPAD的Spice模型,通过Verilog-A语言,采用两个e指数函数的组合,以连续函数的方式描述了SPAD在盖革模式区等效电阻的动态变化。这两个e指数函数分别体现了高阻区和低阻区的等效电阻特性,解决了分段电阻模型仿真不收敛的问题。该Spice模型模拟了SPAD器件在“接收光子-雪崩产生脉冲-淬灭-复位”工作过程中的动态特性和SPAD从正偏到二次击穿的静态I-V特性。将其应用到4种不同淬灭电路的仿真中,验证了该模型的有效性和稳定性。

一种快速X射线脉冲星光子到达时间转换的简化模型

高精度X射线光子到达时间转换模型对脉冲星导航的精度至关重要,针对目前完整模型复杂而简化模型精度有限的问题,本文提出了一种精度不低于已有简化模型的快速简化模型.通过对现有完整模型的推导,从理论上分析了各延迟项对模型精度的影响,指出罗曼延迟仍是影响简化模型精度的关键.通过改变罗曼延迟的表达式及其二阶展开方式并考虑物理量的易获取度,得到一种快速简化模型.利用完整模型及所提简化模型对中子星内部组成探测器(Neutron star Interior Composition Explorer,NICER)和慧眼硬X射线调制望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope,HXMT)的实测光子数据进行时间转换,分析了所提模型的精度和计算效率;利用数值仿真分析了轨道高度、脉冲星角位置测量误差对简化模型精度的影响,讨论了不同高度地球轨道应用中该简化模型的精度及计算效率.结果表明本文所提简化模型相比Sheikh简化模型和fei模型计算效率分别提高50%和10%,且未造成精度降低.

双光子Tavis-Cummings模型中场的压缩性质

本文将Tavis-Cummings模型推广到双光子过程的情形,具体就两个原子与单模场相互作用时场的性质进行了研究。我们发现,只要适当制备原子对的初态,场的演化过程中就会出现压缩,并且在一定的初态下,场中还会出现高阶压缩,而此时通常意义上的压缩并不存在。

高QKerr介质腔中非简并双光子Jaynes－Cummings模型中原子的辐射谱

本文对高ＱＫｅｒｒ介质腔中单个二能级原子与双模腔场非简并双光子相互作用的辐射谱进行了系统研究，在数值计算的基础上，详细分析了Ｋｅｒｒ效应对原子辐射谱的影响，从而揭示出一系列重要的新特征。

真空态多光子Tavis－Cummings模型中辐射场的高阶压缩性质

本文研究了初始处于多原子压缩态的两个全同二能级原子小过多光子跃迁与真空态相互作用过程中场的高阶压缩。

附加克尔介质简并双光子J-C模型的动力学特性

本文利用密度算符间的距离研究了附加克尔介质简并双光子Jaynes－Cummings模型（JCM）的动力学特性．在与标准简并双光子Jaynes－Cummiungs模型以及附加克尔介质单光子Jaynes－Cummings模型相比较的基础上，详细讨论了克尔介质非线性相互作用对该模型动力学行为的影响．

双光子J-C模型中原子与光场的纠缠及纠缠度

该文提出了在双光子J-C模型中利用二能级原子与单模场的相互作用,制备出原子与光场的纠缠态.随着时间的演化,原子与光场组成体系的纠缠度呈现出周期性变化规律.研究结果表明:在失谐量等于拉比频率时,该体系的纠缠度将长时间处于最大纠缠态.

大豆愈伤组织超弱光子辐射的双指数模型(英文)

在研究生物超弱光子辐射机理的基础上,建立了大豆愈伤组织超弱光子辐射的双指数模型。用20μW/cm2的UV-B辐射处理大豆愈伤组织2h,测定处理后4d内的超弱光子辐射。结果显示,双指数模型准确描述了大豆愈伤组织的超弱光子辐射及其在UV-B辐射下的变化,表明大豆愈伤组织的超弱光子辐射由快项和慢项两个部分组成;通过对双指数模型的分析得到了大豆愈伤组织自发发光与延迟发光中的初始光子数、积分强度和快项与慢项两个部分的衰减参数,由这些发光信息可以实现对大豆愈伤组织超弱光子辐射变化的定量分析。研究结果还发现,在UV-B辐射处理后的4d内,延迟发光的快项部分发生了剧烈变化,自发发光出现了相反的变化趋势,暗示大豆愈伤组织超弱光子辐射对UV-B辐射反应灵敏的是延迟发光中的快项部分,细胞膜脂过氧化可能是造成快项部分剧烈变化的原因。

非简并双光子Tavis-Cummings模型中量子态保真度及原子间关联

运用全量子理论研究了双模真空光场作用下的非简并双光子Ｔ－Ｃ模型体系中量子态保真度和原子间关联特性，讨论了不同的原子初态条件下，原子间偶极相互作用对体系中的量子态保真度和原子间关联的影响．结果表明：初始各自处在激发态的无关联的两原子在双模真空光场和原子间的偶极相互作用下呈现关联特性；初始各自处在基态的无关联的两原子在相互作用下无关联，并且系统、光场和原子三者的量子态在演化过程中不失真．

T-C模型中纠缠原子与相干态光场相互作用平均光子数的演化

研究了一对纠缠的二能级原子与单模相干态光场的相互作用,得出平均光子数随时间的演化规律.讨论了相干振幅分量模平方|α|2、原子-场的耦合系数g、原子间的耦合系数ε及纠缠因子cosθ对光场的平均光子数的〈n(t)〉的影响,结果表明:随着相干振幅分量模平方,原子-场的耦合系数,原子间的耦合系数的变化,平均光子数演化曲线的平均值和系统量子崩塌-复苏的周期都会随之变化.但纠缠因子的变化并不影响量子崩塌-复苏的周期,只是使平均光子数随时间演化的值慢慢变化.

两原子非简并双光子Jaynes－Cummings模型的辐射谱

本文研究了两原子非简并双光子Ｊａｙｎｅｓ－Ｃｕｍｍｉｎｇｓ模型的辐射谱，结果表明，当双模腔场处于不同数态时，辐射谱呈现如下新特性：当一腔场处于真空态，另一腔场为强场时，辐射谱为对称六峰结构，任两对称峰的间距均与成正比；当双模腔场均为强场时，辐射谱为对称四峰结构，两内峰的间距（４ｇ）与数态光子数ｎ１及ｎ２无关；当一腔场处于真空态，另一腔场处于数态｜ｎ２＞时，辐射谱一般为对称六峰结构，当ｎ２＝１时，谱变为对称四峰结构。

Kerr效应对非简并双光子Jaynes-Cummings模型腔场谱的影响

研究了含Ｋｅｒｒ介质两模双光子Ｊａｙｎｅｓ－Ｃｕｍｍｉｎｇｓ模型腔场谱，给出了初始光场为光子数态、相干态和热光场时的计算结果，讨论了Ｋｅｒｒ效应对谱结构的影响．发现一模腔场谱的频率可以被另一模初始场强灵敏地控制．

双光子T-C模型中双原子算符的压缩及其崩溃与回复效应

本文研究了双光子Tavis—Cummings模型中原子算符的时间演化,分别给出了光场为粒子数迭加态和相干态情况下,双原子算符的压缩行为,并讨论了在激光场作用下,双原子协变呈现的崩溃与回复现象。

基于Monte Carlo在体生物光学成像的光子传输模型

随着分子标记技术和光学成像技术的发展,在体生物光学成像倍受关注,并广泛应用于对生物组织的生理或病理过程的无损实时动态成像.研究生物组织中的光子传输模型和光子传输规律,是开展在体生物光学成像研究的两个关键环节.提出了一种基于Monte Carlo方法的在体生物光学成像中的光子传输模型.已知荧光光源参数、生物组织参数和探测器参数,建立荧光光源发射光子、光子在生物组织中传输的数学模型,并利用Monte Carlo方法实现这些模型.最后做了对比实验,实验结果表明了该算法的正确性和有效性.

双光子Jaynes-Cummings模型中运动原子与光场的纠缠特性

用量子信息理论研究具有原子运动的双光子Jaynes-Cummings模型中运动原子与光场的纠缠特性。结果表明:当运动原子的场模结构参数p取值较小时,系统的纠缠度不具有周期振荡特性,在p取值较大时,系统的纠缠度有明显的周期振荡特性,且振荡周期是原子静止情况下的2倍;在运动原子处于基态或激发态时,系统处于消纠缠状态,当运动原子处在相干叠加态时,原子才与场发生纠缠。

Kerr效应对双光子Tavis-Cummings模型腔场谱的影响

应用全量子理论,研究了含Kerr介质时,耦合双原子与单模量子化光场双光子跃迁相互作用系统的腔场谱,给出了初始时刻原子处于激发态,光场处于数态时的计算结果。讨论了Kerr介质对双光子Tavis-Cummings模型腔场谱量子特性的影响。结果表明,随Kerr效应的加强,腔场谱的峰高、峰位以及峰的个数均发生明显变化:Rabi峰由4个演化为等高双峰;弱场时由5峰演化为差别较大的不等高双峰;强场时则有两高频峰逐渐减弱而先后消失,低频峰逐渐增强直至饱和,最终演化为经典的单峰结构。

双光子Tavis-Cummings模型中的量子纠缠

我们对两个全同二能级原子通过双光子跃迁与单模辐射场发生相互作用的Tavis-Cummings(T-C)模型中的量子纠缠特性进行了研究.通过数值计算与分析,结果表明:双光子T-C模型的量子纠缠比单光子T-C模型的量子纠缠要保持得好一些;另外分析了双光子T-C模型中原子间偶极-偶极相互作用强度系数、原子与场的耦合系数、光子数对两原子间纠缠特性与场熵的影响.