基于石墨烯的宽带可饱和吸收体的制备及其在激光器中的应用

将石墨烯作为宽带可饱和吸收体分别应用在1.06μm Nd∶YAG固体激光器、2μm Tm∶YAP固体激光器以及1.55μm掺铒全光纤激光中.石墨烯采用化学汽相沉积法制备,以乙炔作为碳源,25μm厚的铜箔作为生长基体和催化剂,H2为载气,Ar为辅助气体,在常压、1 000℃高温条件下进行生长.1.06μm Nd∶YAG固体激光器实验中,采用直线型侧面泵浦腔型结构,当输出功率为10W时,得到了重复频率为360kHz,脉冲宽度240ns的最短脉冲输出,其单脉冲能量为27μJ,峰值功率为115.7W;2μm Tm∶YAP固体激光器实验中,使用中心波长在795nm附近的半导体激光器作为泵浦源,采用10%透过率的输出镜获得了脉宽为1.4μs的最窄调Q脉冲;环形腔1.55μm掺铒全光纤激光器实验中,利用1.25m长的高掺铒光纤作为增益光纤,当泵浦功率为100mW时,输出功率为10mW,获得了脉冲宽度314ps的稳定被动连续锁模脉冲,脉冲重复频率为20MHz并验证了同次制备的石墨烯的宽带可饱和吸收特性.     

电磁感应透明介质的高阶非线性特性

在理论上研究了电磁感应透明(EIT)介质的高阶非线性特性。引入一种区别于迭代法的新方法,该方法基于暗共振的分布情况,得到跃迁密度矩阵元的全解,在此基础上得到原子体系对探针光的各阶响应。研究结果表明,线性(一阶)极化率表现破坏性相干,非线性(三阶)极化率表现建设性相干;在各向同性介质中偶数阶次的非线性响应消失。进一步研究发现,五阶极化率和线性极化率一样呈现破坏性相干。研究结果为探索光波在EIT介质传输过程中高阶非线性对光波演化的影响提供了理论依据。该方法为研究高阶非线性效应提供了一种新的理论途径。     

棱柱型封装Cd的硅纳米管的密度泛函理论研究

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了四棱柱、五棱柱、六棱柱和七棱柱型封装Cd硅纳米管的几何结构和电荷布局、能级和电偶极矩。计算结果表明,四棱柱、六棱柱和七棱柱型Cd硅纳米管的最低能结构都是自旋单重态,四棱柱和五棱柱型Cd硅纳米管畸变比较严重,已经失去管状结构,由于四棱柱型Cd硅纳米管的原子平均结合能最大,它是这四种棱柱型Cd硅纳米管中热力学稳定性最强的。这四种棱柱型Cd硅纳米管的电荷都是由Cd原子转向Si原子的,Cd失去电子,是电荷的施体;Si原子得到电荷,是电荷的受体,且Cd原子与硅原子之间以共价键结合。五棱柱Cd硅纳米管HOMO-LUMO Gap最大,说明它的化学活性最强,而四棱柱型Cd硅纳米管的HOMO-LUMO能隙最小,说明它的化学稳定性最强,不易和其他物质发生化学反应。四棱柱型Cd硅纳米管的总电偶极距为零,说明它的正、负电荷中心重合,该结构是非极性的。五棱柱、六棱柱和七棱柱型Cd硅纳米管是极性的,且五棱柱Cd硅纳米管的极性最强。     

结构简洁的光学变焦距手机镜头设计

通过利用ZEMAX光学工程设计软件设计了一款适用于手机的2倍内置式光学变焦距镜头。镜头仅由4片非球面的塑料透镜和1片BK7的红外滤光片构成,能够达到285 lp/mm的空间频率,可匹配1.75μm的COMS图像传感器,全视场RMS半径均小于艾利斑半径,全视场最大畸变小于3%,MTF值在1/2奈奎斯特频率处的大部分视场大于0.5,总长度小于9.2 mm。整个变焦距系统结构紧凑,分辨率高,成本低,可满足手机镜头光学变焦的要求。     

电磁诱导透明系统中的暗孤子

利用电磁诱导透明效应提供的高色散和非线性系数, 研究暗孤子的形成环境以及孤子演化与环境参数的关系. 为了提高电磁诱导透明的稳定性和可操作性, 用双势阱半导体作为基质材料. 将量子理论和经典场理论结合, 获得了非线性薛定谔方程. 以非线性薛定谔方程为基础, 研究暗孤子的形成条件, 以及孤子演化与环境参数的关系. 研究结果表明: 当介质为反常色散同时交叉相位调制为负时, 在该介质中可以形成和传播暗孤子; 暗孤子演化中, 脉宽、灰度与相位相互关联, 脉宽越小、灰度越大, 相位增长越迅速. 此外, 研究了系统的调制不稳定性, 探讨了在调制不稳定下的增益谱.     

多原子-腔系统中的量子信息传递

提出了一个多原子-腔组成的物理系统,并讨论了发生在该系统中量子信息的交换和传递过程,结果发现:由最低两个Fock态｜０〉和｜1〉任意组成的光量子态腔场,当处于基态的原子以特定的速度通过腔时,原子都能带走腔中的量子态并据为己有;反之,由两能级原子的基态｜g〉和激发态｜e〉任意组成的量子态,当原子以特定的速度通过处于真空态的腔时,原子都能把携带的量子态释放于腔中,实现了腔-原子之间的信息交换.利用原子能够捡起、释放量子信息这一特点,进一步讨论了把原子作为运输工具实现腔-腔之间异地量子信息传递的物理过程.     

薄原子蒸气的双光子Dicke窄化选择反射光谱

研究了囚禁于两电介质面间的(A)型三能级原子的双光子Dicke窄化选择反射(TDNSR)光谱.通过对不同膜厚及不同抽运光强度的TDNSR线璎的分析,发现由于蒸气中的原子与电介质表面碰撞的消激发效应和薄蒸气膜中的慢原子效应,以及双光子光谱的消多普勒配置,TDNSR线型在很多情形下表现为亚多普勒结构,且线型随 蒸气膜层的厚度与探测光波长的比值呈周期性变化.当L=2mλ/4(m为正整数)时,TDNSR消失.而当2mλ/4< L<(2m 2)A/4时.线型为典型的色散曲线,且L趋近(2m 1)λ/4时对称性增强.精确调谐强抽运光于能级|2>-|3>的跃迁时,在探测光的共振区域△d=0附近,TDNSR极高的变化率表明探测光具有显著的群速变慢效应.     

双复合离散型艾里涡旋加速光的传输特性

利用全息技术,采用二元相位处理后的离散型艾里涡旋相位,制作了一种双复合离散型艾里涡旋加速光.理论模拟和实验探究了该加速光的传输特性,以及线性因子(s)、径向层数(N)和拓扑荷梯度(ΔL)对光场的调控机制.结果表明,双加速光在传输过程中,由于离散和旋转效应,逐渐分离为多个类艾里光;通过调节传输距离及ΔL,可实现二维类艾里光至一维类艾里光之间的演化.此外,N和s可分别调节双加速光的强度分布及其在初始截面(z=0处的x-y平面)中的位置分布;ΔL也可调节分离的类艾里光之间的强度分布.