强激光与亚临界密度等离子体相互作用中的近前向散射驱动光子加速机制

通过二维粒子模拟(particle-in-cell)方法研究了强激光与亚临界密度等离子体相互作用中的近前向光子加速机制.该机制利用强激光在亚临界密度气体传输过程中的电离效应产生在纵向和横向上密度分布不均匀的电子等离子体.在纵向上,入射激光电离氦气产生一个陡峭的电子密度前沿分布.在密度前沿处,入射激光与电子等离子体波作用发生近前向散射.散射光频率较激光频率增大,在频谱中产生了第一个特征峰.在横向上,密度不均匀造成电子等离子体波具有不同的相速度并与入射激光相互作用,使入射激光发生近前向散射,在频谱中产生了第2个特征峰.由于密度分布的不均匀性较电子等离子体波的密度扰动大得多,因此基于微扰理论的散射模型和色散关系,如受激拉曼散射,无法解释频谱中两个特征峰的出现.进一步研究发现:在密度不均匀的情况下,入射激光、电子等离子体波和散射光三者之间仍满足动量和能量守恒的三波耦合关系.这能够解释两个特征峰对应的频率和强度增长过程.该研究对于强激光在亚临界密度气体传输过程中的频谱演化具有重要参考意义.     

超导量子干涉器件

超导现象是一种宏观量子现象.磁通量子化和约瑟夫森效应是两个最能体现这种宏观量子特性的物理现象.超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device,SQUID)是利用这两个特性而形成的超导器件.SQUID器件在磁信号灵敏探测方面具有广泛的应用.本文简要介绍低温超导和高温超导SQUID器件的相关背景和发展现状以及应用领域.     

磁性Gd3+离子对Chevrel相超导体PbMo6S8的临界电流和输运性质的影响

采用高温固态反应和均衡热压方法相结合,我们制备了一系列Gd掺杂的Chevrel相GdxPb1-xMo6S8超导样品.为了研究掺入的磁性Gd3+离子对于磁通线的钉扎作用和对临界电流及其它性质的影响,我们系统地测量了样品的电阻率,热电势,比热和临界电流密度.同时,我们计算了磁性Gd3+离子与磁通线之间的相互作用和这种作用可能导致的磁通钉扎及对临界电流的影响,并与实验结果进行了比较.结果显示除非Gd3+离子的分布是非常不均匀的,Gd3+离子所引起的钉扎是不重要的.另一方面,热电势和电阻率等输运性质及比热的结果显示由于Gd3+取代了Pb2+使载流子浓度降低了.载流子浓度的降低进而引起其它超导参数如热力学临界场Bc的变化,导致钉扎势的减小,最终降低了临界电流.     

Fabrication and characterization of ultra-low noise narrow and wide band Josephson parametric amplifiers

We have fabricated two types of lumped-element Josephson parameter amplifiers (JPAs) by using a multilayer micro-fabrication process involving wet etching of Al films. The first type is a narrow band JPA which shows typical gain above 14 dB in a bandwidth around 35 MHz. The second type is a wideband JPA which is coupled to an input 50 Ω transmission line via an impedance transformer that changes the impedance from about 15 Ω on the non-linear resonator side to 50 Ω on the input transmission line side. The wideband JPA could operate in a 200 MHz range with a gain higher than 14 dB. The amplifiers were used for superconducting qubit readout. The results showed that the signal to noise ratio and hence the readout fidelity were improved significantly.     

新型超导量子比特及量子物理问题的研究

近年来,超导量子计算的研究有了很大的进展.本文首先介绍了nSQUID新型超导量子比特的制备和研究进展,包括器件的平面多层膜制备工艺和量子相干性的研究.这类器件在量子态的传输速度和二维势系统的基础物理问题研究方面有着很大的优越性.其次,国际上新近发展的平面形式的transmon和Xmon超导量子比特具有更长的量子相干时间,在器件的设计和耦合方面也有相当的灵活性.本文介绍了我们和浙江大学与中国科学技术大学等单位合作逐步完善的这种形式的Xmon器件的制备工艺、制备出的多种耦合量子比特芯片,以及参与合作,在国际上首次完成的多达10个超导量子比特的量子态纠缠、线性方程组量子算法的实现和多体局域态等固体物理问题的量子模拟.最后介绍了基于这些超导量子比特器件开展的大量的量子物理、非线性物理和量子光学方面的研究,包括在Autler-Townes劈裂、电磁诱导透明、受激拉曼绝热通道、循环跃迁和关联激光等方面形成的一整套系统和独特的研究成果.     

纳米光学传感器用于检测汞离子

汞离子是毒性最大的重金属之一,对环境和人体都会造成严重的不良影响,开发能够快速检测环境中汞离子的分析方法引起了越来越多的关注。纳米材料由于其优良的光学性能和良好的稳定性,被广泛用于环境中汞离子的检测。本文主要综述了近年来一些代表性的基于纳米材料的汞离子荧光、比色传感器。根据纳米材料的不同,将这些传感器分为基于金、银、碳和硅基材料,以及量子点、有机纳米颗粒和其他纳米基材料的荧光、比色传感器,并分别从设计原理、识别性能和实际应用等方面对这些传感器进行了描述和讨论。最后对该领域的研究和发展提出了展望。     

高温超导量子干涉器件在磁性粒子标记免疫测定中的应用

具有超顺磁特性的Fe3O4纳米磁性粒子在外场中被极化时会产生沿极化方向的宏观磁矩,当撤销极化磁场后,利用高灵敏的高温超导量子干涉仪(SQUID)测量磁性粒子的磁弛豫行为.由于小尺度的磁性粒子磁性衰减很快,其行为遵循布朗弛豫;相较而言,通过生物待标记物连接的较大尺度磁性粒子或发生偶连的磁性团簇磁性衰减较慢,满足尼尔弛豫的条件.根据磁性颗粒的磁弛豫特性配合超导SQUID的低噪声实现对磁性粒子标记的微量生物待标记物的免疫检测.分别对平均尺寸为144nm的聚苯乙烯磁珠和406nm的二氧化硅磁珠的磁性衰减信号进行测量,得到了一些初步的实验结果.前者聚苯乙烯磁珠样品因磁珠尺寸太小,磁弛豫太快,未见明显的响应曲线;而后者的弛豫曲线遵循尼尔弛豫指数关系.结果表明粒子的有效弛豫依赖于磁性团簇的尺度.并且通过加大极化场,可以增强磁珠的尼尔弛豫信号,提高测量灵敏度。     

Small amplitude double layers in an electronegative dusty plasma with q-distributed electrons

The small amplitude dust ion-acoustic double layers in a collisionless four-component unmagnetized dusty plasma system containing nonextensive electrons, inertial negative ions, Maxwellian positive ions, and negatively charged static dust grains are investigated theoretically. Using the pseudo-potential approach and reductive perturbation method, an energy integral equation for the system has been derived and its solution in the form of double layers is obtained. The results appear that the existence regime of the double layer is very sensitive to the plasma parameters, e.g., electron nonextensivity,negative-to-positive ion number density ratio etc. It has been observed that for the selected set of parameters, the system supports rarefactive,(compressive) double layers depending upon the degree of nonextensivity of electrons.     

固相萃取-高效液相色谱法测定环境水样中的三嗪类化合物

建立了固相萃取-高效液相色谱法(SPE-HPLC)测定地表水中三嗪类化合物的方法。考察了4种不同固相萃取柱对三嗪类化合物的吸附效果,最终选择ENVI-18固相萃取柱用于萃取地表水中的三嗪类化合物;系统研究了环境水样中三嗪类化合物的最佳固相萃取条件,选择洗脱溶剂为甲醇,洗脱溶剂用量5 mL,水样在萃取前不需要添加甲醇,不调节pH值。测定了方法的检测限,结果表明,扑草净、莠去津、西玛津、脱乙基莠去津、羟基化莠去津和脱异丙基莠去津的最低检测限依次为0.14 μg/L,0.12 μg/L,0.08 μg/L,0.08 μg/L,0.10 μg/L和0.18 μg/L。将该法应用于实际环境水样的分析测定,结果表明某湖水中扑草净的含量为（9.33±0.27） μg/L,某江水中莠去津和扑草净的含量分别为（5.28±0.43） μg/L和（7.12±0.54） μg/L。     

Influence of group—velocity mismatch on soliton switching in a nonlinear fibre coupler

In this work, the influence of group-velocity mismatch on soliton self-routing pulse switching in a nonlinear fibre coupler is discussed in detail by the use of both variational approach and numerical simulation. The results obtained show that the group-velocity mismatch leads to the relative displacement between the two orthogonal polarization modes, increase of the critical power, and reduction of the elimination-light ratio. For sub-ps pulse, the influence cannot be neglected.