浓度依赖的掺铕硅酸钇晶体的光学和自旋非均匀展宽

可移动量子存储器是实现长距离量子通信的一种可行方案,该方案需要量子存储介质拥有小时量级的存储寿命.同位素提纯^(151)Eu^(3+):Y_(2)SiO_(5)晶体是实现这一应用的重要候选材料,但其较宽的非均匀展宽对其光存储效率和自旋存储寿命都构成了显著限制.本文自主生长了不同掺杂浓度的同位素提纯^(151)Eu^(3+):Y_(2)SiO_(5)晶体,讨论了影响非均匀展宽的机制和未来进一步控制非均匀展宽的方法,为超长寿命可移动量子存储器的实现奠定了基础.

C_(6)H自由基B^(2)Π-X^(2)Π的O_(0)^(0)带光谱的Λ型双重分裂和寿命展宽

本文利用狭缝超声射流等离子体结合高灵敏腔衰荡光谱在18990 cm^(-1)附近研究了C6H碳链自由基B^(2)Π-X^(2)Π电子跃迀000带谱带的高分辨光谱.通过采用一套自研的窄线宽纳秒脉冲激光光源,首次在实验上观测到了该电子跃迁谱带的A型转动线分裂,获得了B^(2)Π态精确的A型双重分裂光谱常数p’=-1.16(9)×10^(-3)cm^(-1)和q’=-1.22(7)×10^(-4)cm^(-1),并更精确地确定了考虑A型分裂后修正的B、D、γ等光谱常数.基于谱线线形展宽,获得了B^(2)Π的能级寿命~100±20 ps,并分析了其可能的来源机理.

基于时频脊线提取的机动小目标多普勒展宽补偿方法

对雷达进行长时间积累来提高目标回波的信噪比(SNR),是小目标探测雷达信号处理的重要步骤。然而,对于高速机动目标,目标回波很可能出现距离徙动以及多普勒展宽(DFB),给脉间长时间积累带来困难。针对存在的DFB问题,文中利用慢时间维信号时频图脊线斜率与加速度的数学关系,提出一种基于时频脊线(TFR)提取的机动小目标DFB补偿方法。所提方法可以克服传统的搜索法计算效率不高、需要搜索范围先验信息,以及精度受搜索步长影响的不足,可在低SNR且没有加速度先验信息的情况下对加速度进行快速准确估计,解决DFB问题,实现脉间有效相干积累。通过仿真,验证了TFR提取法可以在没有任何先验信息和低SNR下快速准确计算出目标的加速度,从而对脉压信号进行准确补偿,实现机动小目标的有效检测。

溴化镧探测器γ射线能量展宽及解谱研究

溴化镧(LaBr_(3):Ce)探测器是一种性能优良的无机闪烁体探测器,准确的LaBr_(3):Ce探测器γ响应参数以及响应能谱是开展应用工作的基础。通过对实验中实测γ能谱的分析,可以得到溴化镧谱仪的半高宽-能量关系,在尝试使用MCNP中GEB卡还原此关系时,发现可将程序中自带的半高宽-能量函数简化,简化后的函数关系仍能较好地反映实验测量信息。在此基础上,采用MCNP程序模拟了0.1~5 MeV的单能γ射线在Φ50 mm×10 mm溴化镧探测器中的响应输出,构建了其γ响应函数矩阵。通过能谱计算得到展宽系数后,编写MATLAB计算程序对构建的响应矩阵进行高斯展宽。利用展宽后的矩阵通过加权最小二乘法对实验测得的复杂能谱进行解谱,并将解谱结果与实验测量数据进行比较验证。结果表明:展宽后的响应函数与实验得到的响应函数符合一致,通过数值解谱可以很好地给出实验测量中不同γ源的能量以及相对产额等信息。

机载数据链通信系统波束成形零陷展宽研究

机载数据链通信系统广泛应用于航空、无人机、通信、军事等多方面。然而其所处的高动态环境普遍受到强干扰影响,抗干扰能力亟待加强。本文研究基于空域抗干扰中的传统稳健自适应波束成形技术,针对机载平台干扰发生快速变化场景,干扰易被移除零陷范围而导致抗干扰算法失效问题,设计改进了一种适用于机载数据链的高动态环境抗干扰波束成形零陷展宽算法——施加旁瓣区域抑制约束的投影子空间分解(Sidelobe region Suppression Constrained EIGen-subspace decomposition,SSC-EIG)。该算法基于特征子空间投影法,事先得到干扰来波的大致范围的先验信息,施加旁瓣区域抑制约束并估计旁瓣干扰功率。仿真结果表明,在干扰方向高速移动时,阵列天线输出信干噪比明显提升。波束图零陷得到展宽,抗干扰稳健性进一步增强,并减轻了在高动态环境下无人机导航、导弹制导和地空通信等机载数据链路正确接收信令信号的困难。

基于铷原子双光子跃迁的原子谱线展宽机制教学演示

测量原子光谱是揭示微观粒子微观结构与运动规律的重要手段,因而从本科到研究生阶段都会涉及到相关领域的教学,特别是光谱的相关教学。然而,由多普勒效应等引起的非均匀展宽及原子碰撞等引起的均匀展宽极大限制了谱线的分辨精度。在科学技术的发展中,为了获得更高的分辨精度,消除原子谱线的展宽成为重点研究方向。而在相关教学方面,碱金属原子体系由于其优异的能级特性,成为了研究展宽机制的有效途径。而在目前的本科教学中,缺乏除对多普勒展宽以外的多种原子谱线展宽机制的演示。因此,本文利用铷原子5S_(1/2)→5P_(3/2)→5D_(5/2)双光子跃迁谱线,测量改变激光功率、原子池温度等条件下引起的原子谱线半宽变化,验证双光子跃迁的同时,重点演示了原子谱线展宽的机制以及谱线半宽的测量方法。通过本实验,本科生一方面可以掌握原子谱线展宽与双光子跃迁的相关知识,以更深刻地理解了理论知识的内涵,另一方面通过自主搭建实验仪器锻炼了本科生的动手能力,对提升物理专业本科学生的素养尤为重要。本文所展示的实验装置简单,易于搭建,适合课堂演示和实验教学。

基于小波变换的Stark展宽算法的优化研究

为了提升Stark展宽计算等离子体电子密度的准确性,基于小波阈值去噪处理方法,对EAST氘原子光谱信号进行了处理,以信噪比(SNR)和均方根误差(RMSE)作为滤波效果的评价依据,通过对比确定了最优小波基db4,最优小波分解4层。根据噪声估计值计算适合的阈值参数进行信号重构,并将经过去噪处理后的数据应用到后期Stark展宽算法计算等离子体密度的分析过程中。结果表明,小波硬阈值去噪能够有效提高光谱信号信噪比、降低均方根误差,在消除光谱信号中噪声的同时,最大程度保留了有用的光谱细节特征信息,进而有利于光谱数据的建模效果,获得更为准确的等离子体电子密度。

高动态场景下的极化空时零陷展宽算法

在高动态场景下,干扰源相对于抗干扰天线快速运动,传统抗干扰算法会零陷失配,导致抗干扰性能失效。为此,提出一种极化空时多维域联合的协方差矩阵锥化(CMT)算法。基于Laplace分布构造锥化矩阵来模拟干扰运动状态,通过锥化矩阵与原始协方差矩阵重构新的协方差矩阵实现零陷展宽,结合最小方差无失真响应(MVDR)准则求解阵列权矢量。仿真结果从波束方向图、输出性能和卫星捕获结果3个方面证实了所提算法在干扰位置快变情形下的稳健性,即使在干扰信号和导航信号具有相同的方位角和频带时,也能有效抑制干扰。

尾矿库漫顶溃决动态演化及溃口展宽模型试验

为研究尾矿库漫顶溃决动态演化过程与溃口发展机理及规律,通过3组相似模型试验,对溃口展宽过程和演变机理进行了系统分析,提出了尾矿坝漫顶模式下溃口展宽速率的幂函数公式,并讨论了库水位上升阶段浸润线的变化过程及溃决阶段不同浸润线埋深条件下流速、流量、溃口宽度的变化过程。研究结果表明:尾矿坝的溃决过程可分为坝面漫流与冲沟形成、坝体崩塌与溃口快速扩张及稳定泄流3个阶段;浸润线埋深对流量、流速及溃口最终宽度有较大影响,排渗失效时峰值流量及溃口最终宽度接近正常排渗时的1.5倍,峰值流速可达1.2~1.3倍;降低浸润线高度可以延缓溃决泥石流到达下游的时间,紧急撤离时间也可延长3 min左右;提出的幂函数公式计算值与实测值吻合较好。

四波混频对掺镱光纤激光光谱展宽特性的影响

为了探究四波混频非线性过程对高功率掺镱光纤激光光谱展宽特性的影响,采用纤芯和内包层直径分别为20μm和400μm的掺镱光纤作为增益介质,基于四波混频非线性过程建立掺镱光纤激光光谱分析模型,分析了抽运功率、抽运波长、中心波长和注入模式数参数变化对掺镱光纤激光光谱展宽特性的影响,得到了1080 nm激光的输出光功率谱以及输出激光线宽随各参数变化的曲线。结果表明,四波混频非线性过程中,抽运功率的增大会导致掺镱光纤激光输出光谱线宽展宽;不同抽运波长抽运的输出光谱线宽展宽速率不同;不同中心波长的输出激光光谱展宽程度相近;掺镱光纤激光光谱线宽随着注入模式数增加逐渐展宽。该分析结果为掺镱光纤激光光谱展宽特性研究提供了理论支持,对高功率光纤激光的工程应用有一定的参考意义。

一种基于多种群遗传算法的唯相加权阵列波束展宽技术

传统的阵列波束展宽技术需要对阵元施加复加权操作,实现起来相对复杂。提出了一种基于多种群遗传算法(Multiple Population Genetic Algorithm,MPGA)的唯相加权阵列波束展宽技术,并针对均匀直线阵列和扇形圆环阵列,结合其数学模型,分别设计出适配的适应度函数,通过MPGA对阵元内各个阵元的附加相位进行优化,经仿真实现了阵列波束展宽。结果表明,该方法可以在考虑天线阵列的副瓣电平及天线效率的同时,设计实现更宽的阵列波束,且收敛速度较快、稳健性较好,充分显示了MPGA在天线阵列设计中较好的应用前景。

一种改进的零陷展宽波束形成算法

针对常规自适应波束形成器因零陷较窄、在出现干扰运动时输出性能下降的问题,提出一种基于投影变换和虚拟天线技术的零陷展宽波束形成算法,利用干扰导向矢量和矩阵锐化技术构造投影变换矩阵,并用其对接收数据进行预处理同时结合对角加载技术得到新的协方差矩阵,引入虚拟天线技术扩展协方差矩阵和导向矢量进行自适应波束形成.算法在零陷展宽的同时可以加深零陷,能有效抑制快速运动干扰,提高阵列天线波束形成的输出性能.仿真结果验证了算法的有效性和优越性.

基于Hβ线和Ag特征谱线Stark展宽的火花放电辅助增强激光诱导击穿等离子体电子密度测量

在火花放电辅助增强激光诱导击穿光谱技术中利用Ag特征谱线的Stark展宽作为指向,对等离子体电子密度进行了准确测量。采用纯银针作为放电电极,以含氢无机盐磷酸二氢钾为样品,根据Hβ线的Stark展宽确定了不同放电条件下的等离子体平均电子密度,并绘制了Ag Ⅰ 520.91 nm Stark展宽与电子密度相对应的校正曲线。结果表明二者有很好的线性相关性,线性拟合度为0.982。在采用银放电电极的火花放电辅助增强激光诱导击穿光谱技术中,分析不含氢样品时可以利用Ag原子谱线的Stark展宽间接确定等离子体电子密度,为火花放电辅助增强激光诱导击穿光谱技术中进行等离子体电子密度分析提供了新的途径。

河道横向展宽机理与模拟方法的研究综述

本文首先描述了冲积河道横向展宽的现象 ,深入地分析了导致河道横向展宽的两类机理 ,即受冲积作用控制的展宽机理 (包括水流直接冲刷、河岸崩塌 )和不受冲积作用控制的展宽机理 (包括渗流、管涌的破坏、风浪淘刷河岸的破坏等 )。然后指出了河道横向展宽的力学关系及影响因素。最后系统地总结了当前模拟河道横向展宽的三类方法 (经验方法 ,极值假说方法和水动力学—土力学方法 )的优缺点及适用范围 。

用于OPCPA展宽器的原理和优化设计

给出了一种ffner型展宽器的原理和设计,在光线追迹法的基础上用Matlab辅助程序进行了数值模拟计算,得到了影响展宽器性能参数的直观图形,并对这些参数如何影响展宽器的性能进行了分析讨论,最后给出了用于OPCPA展宽器的最优化设计参数.结果表明这种展宽器能将15fs的脉冲展宽到900ps.

啁啾高斯脉冲在光纤中传输的脉冲展宽研究

通过求解非线性薛定谔方程,研究了线性光纤中色散导致的具有初始频率啁啾的高斯脉冲展宽的详细物理过程。得到高斯脉冲在光纤中色散所致的脉冲展宽的特性,啁啾因子对脉冲展宽的影响,并讨论了光纤色散对不同宽度脉冲的影响,对色散补偿等技术的研究具有一定的参考价值。

光栅展宽系统中脉冲展宽比受高阶色散影响的数值分析

分析了光栅展宽器中高阶色散对飞秒种子脉冲展宽量的影响 ,给出了精确计算展宽器展宽倍数的公式 ,并且针对反射式共焦望远镜系统引入的球差对展宽系统的色散量进行了修正 通过数值计算与实验结果比较验证了理论计算的精确性 。

利用压致展宽测量铯气室内的压强

在研究原子自旋极化时,需在碱金属气室充入适当的缓冲气体,但缓冲气体会导致谱线的增宽。介绍了充入适当氦气(He)的铯(Cs)原子气室的制作方法,采用DFB852 nm半导体激光器测量了纯Cs原子气室和充入一定量He气的Cs原子气室的吸收光谱,利用Cs原子饱和吸收谱来标定频率,得到铯(Cs)原子吸收光谱线的半峰值全宽度,分析了各种因素对线宽的影响,并利用谱线宽度推断气室内气体的压强值。

用ABCD矩阵法计算四通式单光栅展宽器的展宽量

以激光束的 ABCD传输矩阵理论及 Collins积分公式为基础 ,计算简单实用的四通式单光栅展宽器的色散量 。

外场中电子脉冲的离散自展宽特性

根据电子脉冲中电子之间的多体相互作用特点,建立了用于分析电子脉冲离散自展宽特性的"电子切片"物理模型,定量分析了外加速场环境中电子脉冲的自展宽动态演化特性。结果表明,电子脉冲动态自展宽过程可分为两步:首先是极短距离内(1μm以内)急剧的雪崩式展宽过程,之后是缓慢的准线性自展宽过程。对雪崩式展宽过程,电子脉冲自身初始参数对其最终自展宽过程的影响并不显著,而提高外加速场电位则可显著抑制该脉冲展宽现象。同时也给出了电子脉冲各初始参数对准线性自展宽过程的耦合影响。该分析方法可用于以电子脉冲为媒介的各类电子枪优化设计分析。