经由脉冲式爆炸连接的复合式张弛振荡

张弛振荡现象普遍存在于自然科学以及工程技术的各个领域,探索张弛振荡的可能路径是张弛振荡研究的重要问题之一.最近,一种名为"脉冲式爆炸"(pulse-shaped explosion,PSE)的可以诱发张弛振荡的新机制被相继报道.PSE意味着平衡点和极限环表现出了与参数变化相关的脉冲式急剧量变,这导致系统出现急剧转迁现象,进而诱发张弛振荡.本文以多频激励Mathieu-van der Pol-Duffing系统为例,探讨了复合式的张弛振荡现象.当参数激励和外部激励存在相位差时,快子系统包含了两个不同的向量场部分,由此得到了系统的双稳定特性.特别地,在狭小的参数范围内,分岔会随着PSE的产生而产生,这使得PSE更具复杂性.基于此,揭示了两种复合式的张弛振荡,其特征是每一周期的演化过程包含了由PSE连接的两个张弛振荡簇.我们的研究深化了对PSE及张弛振荡复杂动力学行为的理解.     

飞秒激光在可饱和吸收体中的动力学特性

从激光动力学的自洽理论出发，推导出适用于含有可饱和吸收体的激光系统动力学方程组，研究了激光振荡的稳定性与系统参数的依赖关系，包括激励强度参数、饱和系数和能级寿命，并讨论了满足激光振荡稳定性的条件下B类激光的弛豫振荡特性。结果表明，增大激励强度与饱和系数有利于系统形成稳定的振荡输出，而且当激励强度超过一定阈值时，B类激光会产生弛豫振荡行为。     

声光协同作用下金纳米颗粒表面空化泡的动力学研究

在激光和超声的协同作用下,金纳米颗粒表面会产生空化气泡。本文通过观察各种参数条件下空化泡的振荡变化,研究了激光光热、超声空化及其协同效应。研究发现,光热作用和激励声压的改变可以调节气泡的动力学过程,光热效应的增强有利于气泡的膨胀,激励声压的增加可以提高气泡运动的剧烈程度。两者的协同作用可以使气泡稳定存在并经历不同的振荡过程。此外,激光与超声协同方式的变化对气泡的运动过程有一定影响。     

脉冲光电流效应的机理研究

本文介绍一种用于脉冲激光激励空心阴极放电光电流效应的改进的表象理论,它以原子的能级集居数及电子密度变化的速率方程为基础,考虑到放电管内电子运动及电流回路方程获得了一组方程。该方程组很好地解决了脉冲光电流信号随电流、电压及激光光强的变化关系及时间特性(这一理沦提出了利用脉冲光电流效应测量某些低压气体等离子体参数的可能性)。     

基于模态分解的扩散火焰动态响应特性分析

针对扩散火焰燃烧不稳定性,以钝体扰流扩散火焰为对象,研究不同频率声波激励下火焰动态响应特性,通过傅里叶变换(FFT)与本征正交分解法(POD)分析火焰的图像的空间分布的频谱特性.结果 表明,火焰振荡的主要模态为火焰整体的横向振荡、尾流区的频闪振荡与纵向振荡,当外加声波激励频率与火焰自身不稳定频率接近时会增强火焰的频闪振荡与纵向振荡幅值.在高频声波激励条件下,火焰整体积分值的傅立叶变换分析无法获得激励频率的响应,而通过POD方法对火焰空间结构动态变化的分析可以得到激励频率的响应,对于分布式扩散火焰,POD方法能获得更多火焰动态变化特征.     

激发双参数变形奇偶相干态的反聚束效应

通过在双参数变形奇偶qs相干态上重复作用玻色产生算符,构造了激发奇qs相干态aqs+m|α〉qso和激发偶qs相干态aqs+m|α〉qse,并用数值计算研究了参数m,s和q对反聚束效应的影响.结果显示:(1)当r较小时,对于偶qs相干态,激发可使原来强烈的聚束效应变为强烈的反聚束效应;(2)当q(q≤1)偏离1较远时,随着r2的增大,二阶qs相关函数出现振荡现象(即反聚束效应和聚束效应交替出现),其振幅和周期都随s和q的减小而增大,但不明显受m的调节;(3)当q→1时,二阶相关函数同样出现振荡现象,其振幅和周期不但随着s的减小而增大,而且明显地受到参数m的调节;(4)对于大多数r,二阶qs相关函数对s的敏感度大于对q的敏感度.     

分段Filippov系统的簇发振荡及擦边运动机理

本文旨在揭示非光滑Filippov系统中由频域上不同尺度耦合导致的簇发振荡行为及其产生机理.以经典的周期激励Duffing振子为例,通过引入对状态变量的分段控制及适当选取参数,使得激励频率与系统固有频率之间存在量级差距,建立了频域两尺度耦合的Filippov系统.当激励频率远小于系统的固有频率时,可以将整个激励项视为慢变参数或慢变子系统,从而得到广义自治快子系统.分析了由非光滑分界面划分的不同区域中各快子系统的平衡点及其分岔特性随慢变参数变化的演化过程.考察了两种典型参数条件下系统的振荡行为及其动力学特性,指出参数变化不仅会引起其相应子系统平衡曲线及其分岔特性的改变,也会导致不同模式的簇发振荡.同时,轨迹穿越非光滑分界面时会产生不同的动力学行为,特别是在一定参数条件下,由于运动轨迹受不同子系统的交替控制,存在着擦边运动现象,从而导致特殊形式的非光滑簇发振荡.基于转换相图及各区域中快子系统的平衡曲线及其分岔特性,揭示了非光滑分界面对系统簇发振荡的影响规律及不同簇发振荡的分岔机理.     

弱抽运下光学参量过程中压缩真空场的光子统计性质

在理论和实验上研究了光学参量振荡中产生的弱压缩真空场的光子统计行为. 弱压缩真空具有强烈的光子聚束效应,这种比热光场更强的聚束效应在量子光学和量子测量中具有重要的应用. 利用远离阈值的光学参量振荡(optical parametric oscillator, OPO )过程,在实验上产生了该弱压缩真空输出,运转波长在铯原子线附近. 通过Hanbury-Brown-Twiss(HBT)测量了OPO输出光场的二阶关联函数,实验结果与理论分析基本一致. 关键词： 压缩真空态 二阶相干度 光学参量振荡     

光纤表面等离子体波传感器的温度特性的研究

本文从粒子振动的角度讨论了光纤表面等离子体波传感器对于温度的敏感特性。对于金属 /介质的表面等离子体波传感器 ,在界面处产生的等离子体振动实质是大量电子的集体振荡。在某一特定的波长的P光激励下 ,电子吸收了光子的能量而改变了原来的运动方式 ,当激励的光信号与电子群的固有振荡频率一致时 ,大量的电子振动变为一种谐振。由于界面处的电子密度与温度是密切相关的 ,不同的温度时密度不同———温度越高 ,电子的密度越大 ,而电子群的集体振荡又与电子的密度密切相关。所以温度的变化将对等离子体的共振频率产生非常重要的影响。利用了这一效应来补偿环境介质的温度变化 ,可以克服环境温度对测试所带来的影响。此外 ,本文也讨论了采用光纤SPW传感器可以进行多参数的测量。     

kW级功率驱动的锁相高功率微波发生器

针对kW级微波驱动的锁相GW高功率微波,设计了一个高增益(大于50 dB)四腔相对论速调管放大器(RKA)。模拟表明,在此条件下高次模振荡严重影响器件的锁相实现。由此,将RKA结构与正反馈振荡电路结合起来,建立相应的等效电路来研究这种高次模激励的物理过程(即高次模的激励与中间腔之间耦合强度的相关性)。在高次模振荡的等效电路(即正反馈振荡电路)中,用衰减电阻代替结构中的微波吸收层来研究高次模振荡的抑制机理,衰减电阻通过对反馈过程的控制,提高了电路的自激振荡起振电流。在结构上按照衰减电阻要求设计了微波吸收层,将高次模振荡的起振电流提高到大于器件的工作电流,实现了高增益(约60 dB)条件下高次模激励的抑制。模拟获得了4 kW微波功率驱动的2.3 GW锁相高功率微波,增益接近60 dB。在LTD加速器平台的实验结果表明：注入微波由固态RF种子源提供(功率10 kW),输出功率达到1.8 GW,增益为52.6 dB,90 ns内输入和输出微波的相对相位差小于±10°,实验上实现了kW级注入微波对GW高功率微波的相位锁定。     

非对称型簇发振荡吸引子结构及其机理分析

旨在揭示频域不同尺度耦合时非对称动力系统簇发振荡的特点及其分岔机理,并进一步揭示快子系统多平衡点共存导致的不同簇发模式及其产生原因.以经典的蔡氏振子为例,通过引入非对称控制项及周期变化的电流源,选取适当参数,构建存在频域两尺度耦合的非对称动力系统模型.当周期激励频率远小于系统的固有频率时,将整个周期激励项视为慢变参数,得到随慢变参数变化的快子系统平衡曲线及其不同的分岔点以及分岔行为.重点分析了三种不同周期激励幅值下典型的非对称簇发振荡及吸引子结构,揭示其相应的产生机理.指出外激励幅值的变化不仅会引起不同稳定平衡点吸引域的变化,也会使得慢变量穿越不同分岔点的时间间隔发生变化,导致系统产生不同形式的簇发振荡.     

基于一阶广义忆阻器的文氏桥混沌振荡器研究

通过在文氏桥振荡器中引入广义忆阻器和LC吸收网络,提出了一种忆阻文氏桥混沌振荡器.建立了忆阻文氏桥混沌振荡器的动力学模型,研究了它的平衡点和稳定性,进一步开展了电路元件参数变化时的动力学行为分析.研究发现,忆阻文氏桥混沌振荡器有3个确定的平衡点,其稳定性取决于电路元件参数,当参数发生变化时,存在周期振荡、混沌振荡、快慢效应等复杂的非线性现象.实验电路简单易制作,实验波形和数值仿真一致,较好地验证了理论分析结果.     

日冕喷流触发冕环横向振荡

日冕位于太阳大气最外层,由温度高达数百万度的磁化等离子体组成。波动和振荡是日冕中普遍存在的现象,美国TRACE卫星首次在极紫外波段探测到冕环的周期性往复运动,被认为是冕环横向扭曲振荡。冕环振荡通常由附近的低日冕爆发活动(如耀斑、喷流、暗条爆发)触发。日冕等离子体参数(如磁场强度和阿尔芬速度)难以直接测量,结合太阳望远镜观测到的振荡和磁流体力学波动理论为诊断这些参数提供了一种有效手段。     

振荡“星形”水滴的实验研究

对2017年IYPT题目"莱顿弗罗斯特星星"进行了实验研究,发现在外加周期性激励下,温度超过液体莱顿弗罗斯特点的热表面可以让其上的水滴振荡出不同模式的星形图样.根据实验结果,在理论上给出了星形的棱角数与振荡频率的线性近似公式,直观地反映出在激励频率一定时,水滴振荡的棱角数与水滴半径的线性关系.实验还发现莱顿弗罗斯特效应并非是形成振荡星形的必要条件,利用常温的疏水表面也实现了不同振荡模式的星星,而且疏水程度越高的表面激发出星星的棱角越尖锐.     

多平衡态下簇发振荡产生机理及吸引子结构分析

以周期激励下受控Lorenz模型为例, 考察了多平衡态共存下激励频率与系统固有频率之间存在量级差距也即存在频域上的不同尺度时的耦合效应. 由于激励频率远小于系统的固有频率, 因此将整个激励项视为慢变参数, 分析随慢变参数变化下的各种分岔模式及其相应的分岔行为, 指出在一定条件下, 不同平衡点会产生Hopf分岔和fold分岔. 根据分岔条件的不同, 给出了两种典型情况下的簇发振荡, 并通过引入转换相图, 揭示了不同簇发的产生机理, 指出多平衡态和多种分岔共存不仅会导致沉寂态和激发态的多样性, 而且会使得不同沉寂态和激发态之间存在着不同的转换形式.     

适用于配对近似计算的集体对凝聚组态变分方法

集体对凝聚组态(collective-pair condensate)的能量变分可用于判断在原子核低激发态中哪些集体对是重要的,并且可以同时给出这些重要集体对的具体结构。这在一定程度上缓解了此前原子核配对近似(Nucleon Pair Approximation, NPA)计算一直深受困扰的集体对不确定性问题。针对过渡区原子核132Ba的试探性计算体现了这种方法的优越性。它可以给出132Ba的三轴形变参数,它也定量地说明了这一原子核$I\!=\!10$基带回弯效应的主导集体对种类。更为重要的是,中子负宇称对凝聚状态的变分计算解释了为什么负宇称集体对这种回弯效应可以呈现出巨大影响。     

三纵模He-Ne(6328)激光非稳性和混沌行为的实验研究

用改变激光器的腔长和激励电流的方法研究三纵模He-Ne(6328A)激光振荡的非稳性和混沌行为,看到了激光振荡经倍周期、双频率和间歇达到混沌状态的方式。     

Bi12SiO20晶体的电—光和光—电导效应实验研究

从实验上和理论上对光折变晶体Bi_(12)SiO_(20)的电光效应和光电导效应进行了系统的研究,并进一步探讨了这两种效应中出现的非稳振荡现象.     

n-Hg_(1-x)Cd_xTe的Shubnikov-de Haas振荡

在T=2.3—24K的温度范围里,研究了不同组分的n-Hg_(1-x)Cd_xTe样品的SdH效应。测量了纵向和横向的磁阻振荡峰,能清晰地分辨n>3的自旋分裂峰。由此计算了n-Hg_(1-x)Cd_xTe的能带参数,讨论了导带的非抛物线性和费密能级随磁场的变化对实验结果的影响。     

对称双阱中玻色-爱因斯坦凝聚体的量子隧穿的临界态

在半经典理论框架下利用平均场和双模近似理论研究在弱相互作用、无衰减效应和无周期调制时,在对称双阱中在两个玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)之间初始相位差分别为0和π的情况下临界态时BEC的动力行为,并进行了相应分析.由于系统是保守系统,在临界态时原子不会象有衰减效应时一样自动停止振荡,而是会作永不停止的无规则振荡.原子振荡在Josephson振荡和自捕获振荡之间的临界态时既呈现Josephson振荡的特征,又呈现自捕获振荡的特征,而在π相位模式自捕获振荡和φ(O)=π的running phase模式自捕获振荡之间的临界态时既呈现π相位模式自捕获振荡的特征,又呈现φ(0)=π的running phase模式自捕获振荡的特征.