8-谈量子力学中的时间反演算子

用概念辨析法对时间反演算子作了较全面深入的讨论，澄清和指明了在时间反演算子的基本性质问题上常见的含混和错误．     

时间反演变换中的"t"指时间吗?

1 从t和△t谈起 时刻与时间是两个相近而不同的概念,前者对应时间轴上的"点",用t表示,后者指时间轴上的"线段",即"时间间隔",用△t表示.但很多时候,二者的区别并未引起足够的重视,甚至在教科书上二者的符号至今仍含混不分[1].比如牛顿第二定律的公式F=ma=m△v/t中,右端t实际上是时间,该用△t才对.这种符号的乱用不是小事,它将引起许多物理概念、规律的理解和应用的混乱,对时间反演的一些错误理解即为典型的一例.     

量子力学中的时间

研究量子力学中的时间问题，既存在理论价值也有实用价值.由于时间在传统量子力学理论中扮演一个参数而不是力学量算符的角色，这使得人们在研究某个物理过程的时间问题时，总要面临如何构造时间算符和计算平均时间的问题.在本文中，我们将系统地给出构造时间算符和求时间的量子力学平均的一般方法. 关键词： 时间算符 平均时间 自共轭性 能量平移     

反激光器与光的捕获

时间反演对称性是经典电动力学与非相对论性量子力学的一种基本对称性,它描述的是时间反演后某些基本物理过程依然成立.例如,刚性光滑小球之间的碰撞过程在时间反演后仍然满足牛顿运动定律,然而微观尺度上摩擦力却导致了时间反演对称性破缺,即小球运动减慢与时间反演后加快不相符.推广到电磁场,一方面,真空中的电磁波传播就类似于无摩擦情况下的小球碰撞,满足时间反演不变性;另一方面,与电磁波相互作用的介质可以吸收电磁波,类似于摩擦力的作用,从而破坏了时间反演对称性.简单地说,吸收     

斯托克斯和反斯托克斯拉曼位移差与时间反演对称性

首先列出若干Stokes和anti-Stokes位移不对称的事例,并在此基础上指出,如果将anti-Stokes散射严格定义为Stokes散射的时间反演行为,则对于初态或末态具有Kramers简并的体系,Stokes和anti-Stokes散射的拉曼位移可以不同.这是因为时间的正过程和反演过程各对应于不同的跃迁途径,其位移大小的差别与简并能级的分裂值相关.     

时间反演电磁波超分辨率特性

时间反演电磁波在特定的远场环境下具有超分辨率特性.结合时间反演技术构建具有超分辨率特性的模型进行仿真,对结果分析后筛选出能够实现超分辨率特性的关键因素,可为实用的小型化、多天线无线通信系统的设计提供指导. 关键词： 时间反演电磁波 时间反演技术 超分辨率     

时间反演技术在通信多路径传输中的应用

由于信号多路径传输的存在,对于高速率调制的通信信号,传输质量往往会受到影响。因此研究了基于时间反演的通信多路径信号传输算法,通过运用时间反演迭代技巧,在已知空间多路径传输函数的前提下,通过发射时间反演信号,使得信号在接收端聚焦,最终得以提高多路径信道环境下的信噪比,优化了信号波形,降低了误码率,明显减轻了定点通信中多路径传输带来的影响。通过多路径传输注入式实验,验证了算法的有效性。     

依赖于时间的Jaynes—Cummings模型中的反聚束效应

本文利用友格－库塔法对多个方程组连续进行积分，提出了一种处理依赖于时间的Ｊａｎｅｓ－Ｃｕｍｍｉｎｇｓ模型，描述二能级原子与腔场相互作用的耦合系数依赖于时间的ＪＣＭ的哈密顿量为Ｈ＝１／２ω０σ３＋ω＾＋ａ＾＋ａ＾＋ｇ（ｔ）（σ＋ａ＋σ－ａ）ｈ＝１（１）这里，ｇ（ｔ）选择为时间上的一个脉冲ｇ（ｔ）＝ｇ０ｅｘｐ（－（ｔ－ｔ０）＾２／２ａ＾２），其中ｔ０和ａ分别为脉冲中心和脉冲宽度，ｇ０是一有量纲常数，     

线性探测低浓度物质的高灵敏时间分辨CARS方法

对时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射(T-CARS)方法详细地进行理论分析, 搭建了时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射实验系统,从理论和实验上验证了T-CARS信号的强度与溶液浓度的关系。以无水乙醇和蒸馏水的混合溶液作为样品,测得在波数为2 927 cm-1 (C—H)处的信号强度随溶液浓度的变化关系。结果表明, 当溶液浓度大于35%时,T-CARS信号强度与溶液浓度成平方关系;而当溶液浓度小于20%时, T-CARS信号强度与溶液浓度成线性关系, 实验结果与理论分析相吻合。该结论纠正了以前人类对CARS过程的错误认识,有助于人类对CARS过程的进一步了解和应用。而在低浓度时的线性关系表明时间分辨CARS可对低浓度样品尤其是生物样品进行分子识别和线性定量探测,这对分析生物样品和其它低浓度物质具有重要的应用价值。     

“镜像法”在物理解题中的应用

“镜像法”是从对称的角度分析处理问题的一种方法(又叫对称法)，它表明物理规律在某种变换下具有不变的性质．如时间反演的不变性，空间反演的不变性等．用这种方法来处理问题可以开拓思路，使复杂问题的解答变得简捷。     

反铁磁体KCuF3中的孤立子能量

考虑磁-声子耦合作用和磁子间相互作用,采用双子格模型和相干态表示,研究了自旋S=1/2反铁磁体KCuF3的非线性集体激发特性,求出了孤立子的能量和质量,并比较了磁性孤立子和局域性磁子激发能量。结果表明在一维反铁磁体KCuF3中发现孤立子激发是可能。     

反铁磁体KCuF_3中的孤立子能量

考虑磁 -声子耦合作用和磁子间相互作用 ,采用双子格模型和相干态表示 ,研究了自旋S =1/2反铁磁体KCuF3 的非线性集体激发特性 ,求出了孤立子的能量和质量 ,并比较了磁性孤立子和局域性磁子激发能量。结果表明在一维反铁磁体KCuF3 中发现孤立子激发是可能。     

蒸发波导中的时间反演抛物方程定位法

蒸发波导是一种在海面上频繁出现的多径传播环境,会引起信号畸变,导致常规算法分辨率下降,使得雷达测向测距误差加大甚至无法工作.本文提出了一种基于方向图加载的时间反演抛物方程定位算法,能够有效地处理蒸发波导效应,自适应地补偿信号畸变,形成与传播环境相匹配的、经过时间反演的电波,从而稳健地实现对目标的聚焦定位.该算法能够巧妙地利用多径效应,增大天线阵列的有效口径,得到超分辨率的效果.另外,它还对阵元间距有着较高的宽容性,这样就可以采用稀布形式,从而提高算法的实用性,增加其适用范围.仿真结果表明,对于相同口径的阵列天线,该算法使方位分辨率较自由空间提高了2倍以上;在30λ的大阵元间距下,旁瓣电平在8.96 dB以下,有效地抑制了鬼像的产生.该算法具有较强的稳健性和较高的精度,在海面通信、搜救、预警等领域有着广阔的应用前景.     

一维反铁磁分子晶体NENP中的孤立子激发

考虑到磁－声子耦合作用和磁子间的相互作用对非线性集体激发的贡献，我们采用Ｄｙｓｏｎ－Ｍａｌｅｅｖ变换和相干态表示，从一维反铁磁分子晶体ＮＥＮＰ的哈密顿得到了一个非线性Ｋｌｅｉｎ－Ｇｏｒｄｏｎ方程，研究了它的孤立子激发的性质，并求出了孤立子的能量。通过分析发现，只有在具有很强的各向异性反铁磁体中，才有可能观察到孤立子的激发。     

时间倾斜算子在离心压缩机动/静相干非定常模拟中的应用

本文介绍了用时间倾斜算子来处理非定常计算中非等栅距的方法。通过引入时间倾斜算子对N-S方程进行转化,而不对几何结构作任何改变,且所计算的叶片通道数小,以确保有较好的计算效率。粘性的影响被归类到源项中来进行求解,在作时间倾斜的方程转换时,就不用忽略粘性应力项的影响,使得方程的求解更为真实。同商用软件的计算结果进行了比较,结果表明应用本文所发展的程序,能很好的预测离心压缩机级的非定常流动。     

时间反演电磁波在金属丝阵列媒质中的超分辨率聚焦

本文利用一种已有的金属丝阵列结构, 验证了时间反演技术的时空聚焦特性, 并证明了在该阵列结构中, 时间反演电磁波具有超分辨率聚焦特性. 利用金属丝阵列能为凋落波提供传播渠道这一特性, 通过改变信号对时间反演镜的激励方式, 得到了多种亚波长异地成像的仿真结果. 本文的分析和仿真结果证实了利用时间反演技术, 可以采用传统的材料和设备, 在远场实现超分辨率聚焦成像, 并能在多个位置实现对源信号的提取和分析. 关键词： 时间反演 金属丝阵列 超分辨率聚焦 异地成像     

罗森莫尔斯势宇称时间对称波导中的孤子

本文基于光波在宇称时间对称波导中传输的理论模型，数值研究各阶亮孤子在罗森莫尔斯势宇称时间对称波导中的传输特性。宇称时间对称波导的折射率分布对光具有线性聚焦作用，而增益/损耗分布可以引起光束能量的横向流动。研究结果表明：当折射率调制深度为正时，一阶亮孤子在该波导中传输形成波浪形光束。当折射率调制深度为负时，一阶亮孤子分裂形成两束光，一束光发生弥散，另一束光以一定的速度向前传输，而增益/损耗调制深度会影响分裂后光束的传输行为；二阶亮孤子在较低的增益/损耗调制深度下传输形成稳定的呼吸光束；三阶亮孤子在传输过程中出现光波周期分裂与会聚现象；四阶及其以上高阶亮孤子在该波导中都不能稳定传输。此研究结果可为宇称时间对称在光波导中的应用提供一定的理论依据。     

基于时间控厚离子束溅射技术的宽带减反膜制备

 为了制备满足设计要求的宽角度、宽波段减反膜,利用离子束溅射沉积技术,在时间-功率控厚的模式下,对膜层沉积速率进行了精确修正。在实验中,利用时间-功率控厚的离子束溅射沉积技术,选择HfO₂和SiO₂作为高低折射率组合,在超抛ZF6玻璃基底上制备了宽角度、宽带减反膜,通过对实验后的透过率光谱曲线的数值反演计算,获得膜层厚度修正系数,初步得到了沉积速率随沉积时间变化的规律。利用修正后的沉积参数制备设计的膜系,在0°~30°入射角度下,600~1 200 nm波段的平均透过率达到99%以上。     

基于时间控厚离子束溅射技术的宽带减反膜制备

为了制备满足设计要求的宽角度、宽波段减反膜,利用离子束溅射沉积技术,在时间-功率控厚的模式下,对膜层沉积速率进行了精确修正。在实验中,利用时间-功率控厚的离子束溅射沉积技术,选择HfO2和SiO2作为高低折射率组合,在超抛ZF6玻璃基底上制备了宽角度、宽带减反膜,通过对实验后的透过率光谱曲线的数值反演计算,获得膜层厚度修正系数,初步得到了沉积速率随沉积时间变化的规律。利用修正后的沉积参数制备设计的膜系,在0°~30°入射角度下,600~1 200 nm波段的平均透过率达到99%以上。     

基于超连续光谱激发的时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射方法与实验研究

采用钛宝石飞秒激光器输出的一部分光抽运光子晶体光纤以产生超连续光谱,作为抽运光和斯托克斯光,另一部分飞秒激光作为探测光,并结合时间延迟方法,建立超连续光谱激发时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)实验系统,测试了具有较宽拉曼光谱的二甲基亚砜样品.实验结果表明,所建立的实验系统能有效抑制非共振背景噪声,并且通过一次测量,即可获得二甲基亚砜在690—3200cm-1范围内的CARS光谱信息,获得的二甲基亚砜CARS光谱范围达到2500cm-1.同时给出了所采用的光子晶体光纤光谱展宽的实验结果.