高能电子与超强激光束作用产生的阿秒脉冲列

利用非线性汤姆孙散射的理论，从理论和数值模拟上研究了单电子在横向穿越高斯激光束束 腰时所辐射的x射线阿秒脉冲列的性质. 主要分析了电子以初始能量γ₀=1M eV—100M eV横向穿越激光振幅参数为a₀=1—10的高斯光束束腰获得的阿秒辐射脉冲的 时间 和空间性质. 计算表明，辐射呈现脉冲列的形式. 脉冲列的包络宽度取决于激光强度、束腰 的宽度以及入射电子能量. 电子的初始能量比激光强度对电子辐射脉冲的影响更大. 辐射脉 宽、脉冲间隔和脉冲包络宽度都正比于1/γ²₀，辐射功率正比于 γ⁶₀，辐射能 量正比于γ⁴₀. 当改变激光振幅a₀时，辐射功率正比 于a²₀、辐射包络中单 个脉冲脉宽正比于1/a₀、脉冲之间的间隔正比于a₀. 当保持激光强 度不变，而改变光束 束腰半径w₀时，辐射的脉冲数量、包络和辐射能量正比于w₀. 当 激光功率保 持不变时而改变激光强度和束腰半径时，脉冲包络宽度和最大辐射能量都基本不变. 当激光 振幅参数a₀=1，电子初始能量为10MeV时，激光束腰为两个激光波长时，电子 辐 射脉冲包络宽度只有14×10^-3τ₀（τ₀为入 射激光周期），达到几个阿秒的量级. 关键词： 阿秒脉冲 非线性汤姆孙散射 高斯激光光束     

相对论飞秒激光脉冲在真空中对预加速电子的加速

通过求解电子运动的相对论方程，发现预加速电子在超强超短激光脉冲的作用下可以获得很高的能量增益. 飞秒激光脉冲的上升沿在焦点附近的区域有效加速电子后，电子和光脉冲一起传播一段距离（远大于瑞利长度）后，激光强度变得很弱，从而使脉冲下降沿对电子的减速作用可以忽略不计，因此电子只经历加速过程而没有被减速，当电子和光脉冲分离时，电子获得了很高的能量增益. 当光强为10¹⁹Ｗ／cm² ，电子的初始能量为MeV量级时，电子的能量增益可以达到01GeV. 进一步讨论了电子的能量增益与电子的初始条件与激光脉冲的参数之间的关系. 关键词： 电子加速 飞秒激光脉冲 能量增益     

紧聚焦的飞秒激光脉冲在真空中对电子的加速

研究了紧聚焦的圆偏振飞秒相对论高斯激光脉冲与电子的相互作用，提出了一种激光加速电子的新机制.利用束腰小、强度大的激光脉冲上升沿加速电子，束腰大、强度小的脉冲下降沿减速电子，当光脉冲和电子分离时，电子获得了能量增益.研究发现，初始静止的电子与强度高于10¹⁹Wμm^{2/cm2的光脉冲作用以后，可以获得MeV量级的能量.初始位于焦点附近的电子被加速的效果较好，而远离焦点的电子几乎不能获得能量增益. 关键词： 电子加速 能量增益 高斯脉冲 束腰}     

耦合强度和磁场对极化子基态的影响

利用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,推导出极化子基态与耦合强度和磁场强度的关系。数值计算表明:当磁场强度给定时,随着耦合常数α的增加,振动频率λ先减小后增大;基态能量E₀单调下降;自陷能E_0tr单调增大;Landau能E_0L先增大,达到最大值后又下降。当耦合强度给定时,随着磁场强度的增大,λ单调增大,且α愈小,λ增加愈快;基态能量E₀随磁场强度的增大而增大;自陷能E_0tr随着磁场强度的增大而略有增加;Landau能E_0L随着磁场强度的增大先增大,达到最大值后,又开始下降。     

超短激光脉冲在多能级系统中的传输特性

运用数值方法研究了超短激光脉冲在多能级系统中的传输特性.当激光脉冲能量相对较弱时,适当的脉冲面积可以实现自感应透明;激光脉冲能量逐渐增强,脉冲将产生分裂.脉冲分裂的基本面积（即脉冲实现稳定传播的最小面积）与二能级系统不同,而是A₀=2π/κ,与激发态的能级个数和跃迁偶极矩密切相关.由于分裂和吸收,超短激光脉冲传输了一段距离以后,将演化为一个脉冲宽度更窄、峰值强度更高且面积为A₀的超短激光脉冲. 关键词： 超短激光脉冲 多能级系统 特征时间     

H$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;$lt;sup$gt;+$lt;/sup$gt;在强激光场中的解离及其量子调控的理论研究

利用非波恩-奥本海默近似的三维含时量子波包法,理论研究了氢分子离子在强激光场中的解离动力学.通过分析H₂⁺在不同的初始振动态（ν=0–9）和激光场强度下的解离核动能谱,得到了H₂⁺的光解离机理及其随激光场的变化规律.研究结果表明：当激光场的强度I₁=5.0×10¹³ W/cm²时,分子的解离来源于高振动态ν=5–9,其解离机理主要是通过键软化、键硬化和阈下解离过程.当激光场的强度I₂=1.0×10¹⁴ W/cm² 时,H₂⁺在低振动态ν=3–4上的阈上解离起主导作用,而高振动态的键软化、键硬化和阈下解离所占的比重明显地下降了.研究结果为后续的量子调控的实验研究提供了科学的理论预测和指导. 关键词： 光解离 氢分子离子 含时波包法 核动能谱     

显微光谱研究半绝缘GaAs带边以上E0+Δ0光学性质

通过显微光致发光技术和显微拉曼(Raman)技术研究了半绝缘GaAs (SI-GaAs)晶体的带边附近的发光. 在光荧光谱中，观察到在高于GaAs带边0.348eV处有一个新的荧光峰. 结合Raman谱指认此发光峰来源于GaAs的E₀＋Δ₀能级的非平衡荧光发射. 同时, 通过研究E₀＋Δ₀能级的偏振、激发光强度依赖关系，以及温度依赖关系说明E₀＋Δ₀能级与带边E₀共享了共同的导带位置Γ₆，同时这也说明在GaAs中主要是导带的性质决定了材料的光学行为.同时，通过与n-GaAs和δ掺杂GaAs相比较，半绝缘GaAs晶体的E₀＋Δ₀能级的发光峰更能反映GaAs电子能级高临界点E₀＋Δ₀的能量位置和物理性质. 研究结果说明显微光致发光技术是研究半导体材料带边以上能级光学性质的一种非常有力的研究工具. 关键词： 半绝缘GaAs 显微光致发光 自旋轨道分裂     

Effects of an electromagnetic field on intracellular calcium oscillations in a cell with external noise

Intracellular calcium ion concentration oscillation in a cell subjected to external noise and irradiated by an electromagnetic field is considered. The effects of the intensity E₀, the polar angle θ and the frequency omega of the external electric field on steady-state probability distribution and the mean Ca²⁺ concentration, respectively, are investigated by a numerical calculation method. The results indicate that (i) variation of ω cannot affect the intracellular calcium oscillation; (ii) the steady-state probability distribution presents a meaningful modification due to the variations of E₀ and θ, while variation of θ does not affect the steady-state probability distribution under the condition of a small E₀, and E₀ cannot affect the steady-state probability distribution either when θ = π/2; (iii) the mean Ca²⁺ concentration increases as E₀ increases when θ < π/2 and, as θ increases, it first increases and then decreases. However, it does not vary with E₀ increasing when θ = π/2, but it increases with θ increasing when E₀ is small.     

数字显微全息中记录参数对颗粒测量影响的数值模拟

数字显微全息技术由于具有三维、非接触和实时测量微小空间内流场的能力, 已引起了国内外学者的广泛关注. 利用数字显微全息方法测量微通道流场时, 记录距离、颗粒尺寸、颗粒浓度、入射光波长、CCD分辨率等参数会对颗粒重建结果产生重要影响. 为了评估颗粒浓度和样本空间深度对重建结果的影响, 本文开展了数值模拟研究. 采用基于洛伦兹-米散射理论的程序产生不同浓度的颗粒全息图, 用小波变换重建算法对其进行重建. 结果表明: 在样本空间深度为24 μm 时, 颗粒浓度n_s在3.44×10⁵ mm^-3–13.77×10⁵ mm^-3 范围内时, 颗粒重建率E_p随着颗粒浓度n_s 的增大而迅速减小, 在13.77×10⁵ mm^-3–55.08×10⁵ mm^-3范围内时, 颗粒重建率E_p 随颗粒浓度n_s增大而缓慢减少. 在颗粒浓度n_s (13.77×10⁵ mm^-3) 保持不变时, 颗粒重建率E_p与样本空间深度满足单调递减的线性关系. 当阴影密度不变时, 重建率的变化呈现一定的规律性:当深度L较小时, 样本空间深度对颗粒重建的影响要比颗粒浓度的影响大; 当深度L较大时, 颗粒浓度对颗粒重建的影响较大. 关键词： 数字显微全息 颗粒浓度 粒径误差 位置误差     

在相对论性激光-等离子体系统中初始物理参数对激光脉冲的影响

基于相对论性激光-等离子体动力学理论，研究了相对论性激光-等离子体系统中圆偏振入射脉冲激光和等离子体相互作用对激光脉冲宽度的影响. 具体分析了在不同初始物理参数下脉冲激光的脉冲宽度在等离子体传播过程中的变化情况，重点分析了激光脉冲在等离子中压缩. 计算结果表明增加入射激光的强度和入射脉冲宽度以及减小等离子体的初始密度，能够有效地实现脉冲宽度在等离子体中压缩；当激光脉冲的初始参数a₀=0.12和τ=70以及等离子体密度n₀=0.3时，脉冲宽度相对压缩T/τ接近于1/10，从而给出了激光压缩的理论优化参数. 关键词： 相对论性激光-等离子体 激光脉冲宽度 等离子体密度 自压缩     

Further Acceleration of MeV Electrons by a Relativistic Laser Pulse

With the development of photocathode rf electron gun, electrons with high-brightness and mono-energy can be obtained easily. By numerically solving the relativistic equations of motion of an electron generated from this facility in laser fields modelled by a circular polarized Gaussian laser pulse, we find the electron can obtain high energy gain from the laser pulse. The corresponding acceleration distance for this electron driven by the ascending part of the laser pulse is much longer than the Rayleigh length, and the light amplitude experienced on the electron is very weak when the laser pulse overtakes the electron. The electron is accelerated effectively and the deceleration can be neglected. For intensities around 10¹⁹ W•μm²/cm², an electron's energy gain near 0.1 GeV can be realized when its initial energy is 4.5 MeV, and the final velocity of the energetic electron is parallel with the propagation axis. The energy gain can be up to 1 GeV if the intensity is about 10²¹ W•μm²/cm². The final energy gain of the electron as a function of its initial conditions and the parameters of the laser beam has also been discussed.     

激光冷却OH分子的理论研究

采用高精度的多参考组态相互作用方法计算OH分子基态和第一激发态的势能曲线.为获得更精确的计算结果,在计算过程中考虑Davidson修正、标量相对论效应、核价相关效应和自旋轨道耦合效应.基于计算的Λ-S和?态的势能曲线,对一维径向薛定谔方程进行数值求解,得到各个电子态的光谱数据,与已报道的实验值和理论值相符合.获得OH分子的永久偶极矩、跃迁偶极矩、振动能级、Franck-Condon因子及辐射寿命,结果表明,A~2Σ~+→X~2Π跃迁具有高度对角化的Franck-Condon因子(0.9053)和短的辐射寿命(5.8363×10~(-7)s),符合激光冷却分子的条件.制定了激光冷却OH分子的具体方案,计算得到激光冷却跃迁A~2Σ~+→X~2Π所需的三束激光波长,主光束波长为307.1532 nm,两束重抽运激光波长为344.9163和349.7659 nm.计算结果为超冷OH分子的实验制备提供重要的理论依据.     

The thermodynamics of purely elastic scattering theories and conformal perturbation theory

We discuss the thermodynamic Bethe ansatz, and explain how it allows one to reduce the infinite-volume thermodynamics of a (1 + 1)-dimensional purely elastic scattering theory to the solution of a set of integral equations for the one-particle excitation energies. The free energy at zero chemical potential(s) and temperature T is related to the ground state energy E₀(R) of the theory on a cylinder of circumference R = 1/T. E₀(R) determines properties of the CFT describing the UV limit of the given massive theory. These include the central charge (which we investigated in earlier work), the scaling dimension d of the conformal field whose perturbation leads to the massive theory, the coefficients in the conformal perturbation theory (CPT) expansion of E₀(R) in powers of R^2−d, and the bulk term in the CPT calculation of the ground-state energy. We determine the bulk term analytically, and obtain numerically the first six coefficients in the expansion of E₀(R) for many purely elastic scattering theories, including the scaling limit of the T = T_c Ising model in a magnetic field. The perfect agreement with (more limited) direct CPT results provides further strong support for the identification of these theories as specific perturbed CFTs. We suggest that the singularities of E₀(R), the first of which is responsible for the finite radius of convergence of CPT, are square-root branch points and related to the zeros of the partition function of the corresponding lattice model.     

虚阴极产生微波的一些基本特性

用Vlasov-Poisson方程对相对论电子束在单板、双板间的传播过程进行了数值模拟,给出了单板模型空间电荷积累最大的位置,不同位置上的电流J、电子数密度n、电场E的振荡频率随入射电子数密度n₀、入射速度v₀的变化关系,双板模型空间电荷积累最大的位置,J、n、E的振荡频率随入射流J₀及两板间距离的变化关系。虚阴极位置的数值结果与稳态理论给出的结果相近,它的振荡频率符合经验公式(1~√2π)ω_peb。单板时入射电子数密度按速度服从高斯分布,能散△E_n/E_n < 10%时的数值结果给出与单能情况基本相同的结论。     

Upper bound to the charge-transfer energy on a 2D Wigner lattice in high-Tc cuprates

Assuming that the energy of a 2D Wigner lattice, which has been frequently observed on the CuO₂ plane in layered high-T_c cuprates, is composed of Coulomb energy, kinetic energy, and charge-transfer energy which is necessary to transfer electrons or holes onto the CuO₂ plane (the magnitude of the energy is expected to be of the order of the work function of the compound constituting the plane from which the electrons are transferred, if the CuO₂ plane easily accepts the electrons or holes, as if the CuO₂ plane were crystal surface), we find in the mean-field approximation, that the total energy for a unit lattice, E₀, can be given by a function of the charge-transfer energy E_φ as E₀= (E_φ−E_φ⁰+O((E_φ−E_φ⁰)₂)(>0), where the value of E_φ⁰(1.5 in the ground state, for example) is independent of the lattice configuration. This relation implies that the upper bound to the charge-transfer energy is given by E_φ⁰. The smallness of E_φ⁰, compared with the work function of ordinary metals and alloys (with the work function around 4 eV), is necessary for the realization of the 2D Wigner lattice in many layered high-T_c cuprates.     

试验优化设计Tm3+/Yb3+共掺钼酸钇钠荧光粉上转换发光性质的研究

为得到最大发光强度的Tm³⁺/Yb³⁺共掺钼酸钇钠荧光粉, 采用试验优化设计的方法建立发光强度与Tm³⁺/Yb³⁺掺杂浓度的回归方程, 再通过遗传算法优化算出方程的最大解. 利用高温固相法制备出了该解的Tm³⁺/Yb³⁺共掺钼酸钇钠荧光粉样品. 在980 nm抽运激发下, 测量了样品的上转换荧光发射谱, 分析了上转换发光机制, 在室温下观察到强烈的蓝光(476 nm)和微弱的红光(649 nm)发射, 其分别对应于Tm³⁺的¹G₄→³H₆ 和¹G₄ →³F₄ 跃迁. 在Tm³⁺/Yb³⁺ 上转换发光体系中, ¹G₄ 的上转换可见发射是双光子合作上转换能量传递过程. 并探讨了样品的温度效应, 发现该样品蓝光发光强度随温度升高而减弱, 并对其温度猝灭机理进行了解释. 关键词： 试验优化设计 上转换 钼酸钇钠 3+/Yb³⁺')" href="#">Tm³⁺/Yb³⁺     

超强激光与固体气体复合靶作用产生高能氦离子

激光氦离子源产生的MeV能量的氦离子因有望用于聚变反应堆材料辐照损伤的模拟研究而得到关注.目前激光驱动氦离子源的主要方案是采用相对论激光与氦气射流作用加速高能氦离子,但这种方案在实验上难以产生具有前向性和准单能性、数MeV能量、高产额的氦离子束,而这些氦离子束特性是材料辐照损伤研究中十分关注的.不同于上述激光氦离子产生方法,我们提出了一种利用超强激光与固体-气体复合靶作用产生氦离子的新方法.利用这种方法,在实验上,采用功率密度5×10~(18)W/cm~2的皮秒脉宽的激光脉冲与铜-氦气复合靶作用,产生了前向发射的2.7 MeV的准单能氦离子束,能量超过0.5 MeV的氦离子产额约为10~(13)/sr.二维粒子模拟显示,氦离子在靶背鞘场加速和类无碰撞冲击波加速两种加速机理共同作用下得到加速.同时粒子模拟还显示氦离子截止能量与超热电子温度成正比.     

Tm3+,Yb3+共掺钨酸钙多晶材料的上转换发光及荧光温度特性

采用高温固相法制备了Tm³⁺,Yb³共掺CaWO₄多晶材料. 980 nm二极管激光器激发下,在可见区获得了¹G₄→³H₆,¹G₄→³H₄,³H₂,³H₃→³H₆ 跃迁产生的上转换荧光. 讨论了Yb³⁺ 离子浓度的变化对Tm³⁺ 的上转换发光强度的影响,同时根据荧光强度比的方法研究了689 和705 nm 红色上转换荧光在313–773 K 范围内的温度特性. 结果表明：基于Tm³⁺,Yb³⁺ 共掺CaWO₄ 多晶材料的红色上转换荧光可以实现温度监测,其测温的最大灵敏度值为5.7×10^-4 K^-1,相应的测量温度为458 K. 关键词： 上转换发光 3+')" href="#">Tm³⁺ 钨酸钙 荧光温度传感     

Yb3+：Pr3+：ZBLAN光纤中4f5d上转换激发的理论研究

利用粒子数速率方程和相关的辐射跃迁理论,计算了Yb³⁺:Pr³⁺:ZBLAN光纤中Pr³⁺离子4f5d能级两步上转换激发的动力学过程.得到不同Pr³⁺掺杂浓度下,激发光的光谱强度和粒子数密度的纵向分布和有效光纤长度随激发光的光谱强度的变化关系.另外,还得到了4f5d荧光强度与入射光强、光纤长度和Pr³⁺掺杂浓度的关系,给出了激发效率与激发光的光谱强度和Pr³⁺掺杂浓度的关系.     

Shape coexistence in 76Se within the neutron–proton interacting boson model

We have investigated the low-lying energy spectrum and electromagnetic transition strengths in even–even ⁷⁶Se using the proton–neutron interacting boson model (IBM-2). The theoretical calculation for the energy levels and E2 and M1 transition strengths is in good agreement with the experimental data. Specifically, the excitation energy and E2 transition of ${0}_{2}^{+}$ state, which is intimately associated with shape coexistence, can be accurately reproduced. The analysis on low-lying states and the key structure indicators R₁, R₂, R₃ and R₄ and M1 transitions indicates that there is a coexistence between spherical shape and γ-soft shape in ⁷⁶Se.