双层花状光学涡旋晶格产生及特性研究

利用束腰半径不同的奇模和偶模因斯高斯光束同轴叠加，产生了一种双层花状光学涡旋晶格，通过实验与数值模拟对所提出的双层花状光学涡旋晶格进行分析研究。结果表明：由束腰半径不同的奇模和偶模因斯高斯光束叠加而成的光学涡旋晶格中的涡旋呈单层或双层分布，且不同层涡旋点的拓扑荷值大小相等，符号相反；当奇偶模因斯高斯光束之间的束腰半径差距逐渐减小，涡旋分布由双层变为单层；此外，可以通过改变奇偶模因斯高斯光束之间的相位差，实现涡旋符号的调控。该研究结果极大地丰富了光学涡旋晶格的空间模式分布，在微粒操纵领域有着潜在应用。     

含有周期涡结构的湍流雷诺应力与平均速度梯度之间的迟滞效应

针对存在时空周期涡旋结构的湍流场，对湍流雷诺应力与平均速度梯度之间的空间迟滞效应进行了实验研究，发现二者流向相位差呈周期变化．在低速回流式水槽中，利用二维高时间分辨率粒子图像测速(TimeResolved Particle Image Velocimetry, TRPIV)技术，对Re=324的圆柱尾流流场进行测量．经过49个周期166个相位的8 215个PIV瞬时流场，经过周期相位平均，得到一个周期内不同相位典型的湍流雷诺应力和平均速度梯度的空间分布．利用湍流雷诺应力相位平均图像和平均速度梯度图像在不同时间相位下的空间互相关函数最大值对应的流向空间距离，得到湍流雷诺应力与平均速度梯度之间沿流向的空间相位差，并绘制流向相位差随周期相位的演变过程．本文验证了湍流复涡黏模型的合理性，为建立符合周期涡旋结构物理机理的湍流模型研究提供了实验依据．     

从平面波的线性干涉到涡旋光的角向干涉

依托中学生“英才计划”课题，以光场调控技术为选题，开展了从平面波线性干涉到涡旋光角向干涉演化过程的实验教学.从理论上模拟了涡旋光束与平面波的相干叠加，通过数值分析确认了拓扑荷数与干涉条纹的关系.实验上利用螺旋相位板制备涡旋光束，并采用马赫-曾德尔干涉法观测光强分布图.结果表明：涡旋光束与平面波的相干叠加，可以视为在线性干涉图样中移入与拓扑荷数相关的叉型条纹；而具有相反拓扑荷数的涡旋光束的角向干涉图样，则呈现与拓扑荷数相关的角向干涉条纹.     

角向偏振涡旋光的紧聚焦特性研究以及超长超分辨光针的实现

系统研究了角向矢量涡旋光的紧聚焦焦斑特性,解释了焦平面自旋角动量局域化分布的形成原因.角向矢量涡旋光可分解为左、右旋圆偏振电场叠加,将分解所得的左、右旋分量分别经大数值孔径透镜聚焦,总聚焦电场可视为左、右旋分量聚焦电场的干涉叠加.经分析研究后发现,左、右旋分量各自聚焦电场的纵向分量大小相等、相位相反,完全干涉相消,使得总聚焦电场的纵向分量消失;而各自聚焦电场的横向分量则完全相反,几乎不发生干涉,总聚焦电场表现为非相干叠加.角向偏振光引入涡旋相位后,使得左、右旋电场分量的轨道角动量的拓扑荷数发生变化,拓扑荷数的绝对值不再相等,而是恒定差值为2.因此左、右旋电场的横向分量由于携带不同的拓扑荷数,分别聚在焦平面的不同位置,而横向分量发生非相干叠加,不相互影响,最终形成了总电场偏振态的局域化分布,即自旋角动量局域化分布的现象.随后,本文横向对比了1阶角向矢量涡旋光和径向偏振矢量光的超分辨焦斑特性,分析了各自的优、缺点以及影响焦斑尺寸的因素.最后,兼顾了超分辨光针的性能和实际实现难度,设计了6环带的二元相位板对1阶角向矢量涡旋光进行了波前调制,实现了横向半高全宽为0.391λ,纵向半高全宽为25...     

混合物介质中声波尾波成因的随机过程分析

该文基于声波在混合物介质中传播时反射及散射的随机特性，把混合物介质抽象为三维各向同性的马尔科夫链，把声波在混合物介质中传播过程抽象为声波在三维马尔科夫链中以声速进行“随机游走”的随机过程。用空间内某点接收到声波的概率类比该点接收波振幅，以声波到达该点所走过的步数类比接收波时域曲线的时间。此理论模型可较好解释声波在混合物介质中传播时“峰波延后”及“尾波”等现象。     

一个含杂质超导模型的变分问题的涡旋的钉轧机制

本文讨论一个含杂质的超导模型的变分问题，研究了它的极小元的渐近性态以及涡旋的钉轧机制，证明了涡旋位于杂质附近．     

浅析圆柱形均匀变化磁场所产生的电场——对人教版高中物理选择性必修2插图4.2-1的修改建议

根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场可以产生电场，但是这个电场对应的电场线是什么形状?人教版高中物理选择性必修2插图4.2-1给出了一种答案，但是这个图片的正确性存在商榷之外，笔者经过分析给出图片修改建议.     

向列型三态超导体中的磁通涡旋态（英文）

在掺杂拓扑绝缘体Cu_xBi₂Se₃中，向列型三态超导电性的发现引发了人们对指认三态超导中d-矢量的兴趣，它与能隙函数的反节点方向有关，并且决定了该超导体是否为拓扑。我们对向列型自旋三态p_x波超导体的涡旋态性质进行了自洽分析。我们首先推导了Ginzburg-Landau理论来确定涡旋和涡旋晶格的形状。我们发现孤立涡旋的空间轮廓沿着反节点方向拉长，涡旋晶格是一个沿x方向拉长的形变了的三角晶格，在圆形费米面的特定情况下会变成正方形。最后，我们使用微观的Bogoliubov-de Gennes方程自洽计算了孤立涡旋和涡旋晶格的局域态密度。我们发现在隙间低能量下，局域态密度的轮廓始终沿着反节点方向拉长。我们的发现对于实验上探测向列型三态超导体中能隙函数的反节点方向以及进而确定超导态的拓扑性质(如在Cu_xBi₂Se₃中)具有重要价值。     

基于卷积神经网络和多孔干涉仪的分数完美涡旋光束轨道角动量的识别

完美涡旋光束（POVB）的光斑不随拓扑荷的变化而变化，在微粒操控、光通信、激光材料处理等领域具有广泛应用。POVB的准确识别具有重要的研究意义。提出一种卷积神经网络结合多孔干涉仪的方法来识别0.01阶分数POVB。实验结果表明，在理想环境下，0.01阶分数POVB的识别率达到100%。在扇形遮挡90°和扇形遮挡180°情况下，0.01阶分数POVB的识别率分别达到100%和99.5%。本研究为识别0.01阶分数POVB提供了一种新的方法，对于该光束的应用和推广具有重要意义。     

高压下 MgB2 超导的涡旋动力学研究*

我们首次通过磁弛豫的方法系统研究了高压下 MgB2 样品的磁通钉扎以及涡旋动力学, 测量了其在不同温度和磁场下的磁化强度 M 随时间t 的衰变, 即 M(t) . 根据集体蠕动理论, 明确了高压效应在低磁场时抑制了磁衰变速率, 但在高场下大大的加快了磁衰变. 高压降低了临界电流密度J c 和钉扎能. 另外, 在 MgB2 样品里低场下没有观测到弹性蠕变向塑性蠕变的转变.