聚焦光在单轴晶体中的感应磁化

运用矢量衍射理论,分析了高度聚焦的圆偏振激光脉冲在具有逆法拉第效应的单轴晶体中产生的感应磁化分布.详细研究了界面位置不同对磁化分布的影响,比较了小双折射效应的单轴晶体中的磁化分布与均匀介质中的磁化分布.计算结果发现:随着界面向透镜移动,磁化强度的最大值和磁化斑的最小值位置沿着光轴方向移动.在单轴晶体中的磁化强度大于在均匀介质中的磁化强度.但是,在单轴晶体中的磁化斑的大小比在均匀介质中的小.描述单轴晶体各向异性的光磁常量与各向同性的光磁常量的比值愈大,磁化强度愈大,磁化斑愈小.     

非对称三区光瞳滤波器实现一维横向超分辨

基于严格的光学成像矢量衍射理论,以4倍缩小倍率的成像系统和x线偏振光照明为例,得到经光瞳滤波器调制的大数值孔径光学系统焦区横向场表达式.通过详细研究非对称三区复振幅型光瞳滤波器的内外环归一化半径、各环相位分布和第一层透过率t对y方向分辨率增益比Gty,斯特尔比Sy和第一旁瓣与主瓣相对强度Iry的影响.设计了一种非对称三区相位型光瞳滤波器,实现Gty=0.8345,Sy=0.4087,Iry=0.4923,使得y方向分辨率比没有加光瞳滤波器时提高了将近20%.     

紧聚焦角向偏振分数阶涡旋光诱导磁化场特性

基于理查德-沃尔夫矢量衍射理论和逆法拉第效应, 首次推导出紧聚焦角向偏振分数阶涡旋光诱导磁化场表达式, 分析出角向偏振分数阶涡旋光诱导磁化场可近似等效为有限个相邻整数阶涡旋角向偏振光诱导磁化场与其交叉诱导磁化场的加权叠加. 数值模拟了紧聚焦条件下不同分数阶涡旋角向偏振光诱导磁化场的分布特性. 模拟结果表明角向偏振分数阶涡旋光诱导磁化场呈非对称分布. 当取分数阶涡旋拓扑荷α∈ [0.5, 1.5]时, 随着涡旋拓扑荷的增加, 磁化场横向平面分布出现分裂现象, 同时还引起磁斑垂直于光轴方向的自移效应. 当α = 0.5 或 1.5 时, 磁斑中心最大偏移量达0.24λ; 当分数阶涡旋拓扑荷α∈ (2, 3]时, 磁化场横向平面分布分裂出 2 个强度热点, 强度分布环径逐渐变大. 当分数阶涡旋拓扑荷趋于α = 3整数时, 磁化横向平面分布也趋于圆对称性分布. 特别有趣的是, 当分数阶涡旋拓扑荷取半整数, 尤其大于 3 时, 磁化场强度热点数与其包围的暗点数均与涡旋阶数存在正相关关系, 其中热点数为α - 0.5, 暗点数为α - 1.5. 这些研究结果将可应用于全光磁记录和磁性粒子的捕获与操控等.     

Kerr介质腔中非关联双模热光场与V型三能级原子相互作用中的场关联特性

研究了Kerr介质腔中非关联双模热光场与V型三能级原子相互作用过程中的场关联特性.通过数值计算和图形分析,讨论了平均光子数、Kerr介质、失谐量以及耦合系数对场的关联特性的影响.结果发现:当V型三能级原子与两模光场发生相互作用时,非关联双模热光场将发生关联,且关联强度与耦合强度、失谐量和Kerr系数有关.当两模热光场和裸原子发生对称相互作用时,两模光场始终处于正关联;增加一模光场的平均光子数,两模光场的关联减弱;Kerr介质和失谐量的增加将削弱两模场的关联;当两模光场与原子发生不对称相互作用时,假设g1>g2,两模光场的关联特性在正关联和反关联之间交替出现.保持场一模的平均光子数不变,增加场另一模的平均光子数,反关联特性消失.     

横向随机晶场Ising模型的相图和磁化行为研究

在有效场理论和切断近似框架内，选择自旋S=1的二维方格子，研究横向随机晶场Ising模型的相图和磁化行为，重点是横向随机晶场浓度和晶场比率对相图和磁化的影响.给出了i>T-D_x空间的相图和m-T空间的磁化图.在晶场稀疏情况下，负晶场方向存在临界温度的峰值，正方向可出现重入现象.晶场比率取+0.5和-0.5时，磁有序相范围缩小，特别是晶场比率取-0.5时，随晶场浓度的降低，临界温度峰值从横向晶场负方向渡越到正方向.固定某一负晶场值，不同晶场比率的磁化行为有明显差异.同时与纵向稀疏晶场Ising模型结果进行有意义的比较. 关键词： 横向随机晶场Ising模型 相图 磁化行为     

可控空心光束在单轴晶体中的传输特性

基于光束在各向异性单轴介质中的傍轴矢量传输理论,对可控空心光束(CDHB)在单轴晶体中的传输特性作了研究.得出该光束在单轴晶体中传输的横向慢变振幅的表达式,并利用此表达式作数值计算,研究了CDHB在单轴晶体中的传输特性.研究表明,可控空心光束在单轴晶体中传输时,控制参数ξ和光束阶数N的取值对其光强分布有较大的影响.随着...     

辅助永磁体磁化方式对单畴GdBCO超导块材捕获磁场分布及其磁悬浮力的影响

通过对方形永磁体和方形辅助永磁体在液氮温度下对GdBCO超导体磁化后超导磁悬浮力的测量, 研究了两种组态中方形辅助永磁体对超导体的磁化方式对单畴GdBCO超导块材磁场分布及其磁悬浮力的影响. 结果发现, 方形辅助永磁体的下表面和超导体上表面保持在同一个水平面上, 磁化进程中方形辅助永磁体在GdBCO超导体上表面水平面内沿直径方向的位置x从–15 mm增加到+15 mm时, 超导磁悬浮力大小与超导体的磁化方式有着密切关系(以Z=0.1 mm为例): 1) 当方形辅助永磁体N极垂直向上且场冷后去掉辅助永磁体时, 超导体最大磁悬浮力先从16.7 N增大到23.1 N, 再减小到16.6 N; 2) 当方形辅助永磁体N极垂直向下且场冷后去掉辅助永磁体时, 超导体最大磁悬浮力先从17.7 N减小到7 N, 再增加到17.6 N; 3) 两种组态中最大磁悬浮力不相等, 而且与零场冷下的最大磁悬浮力(17.1 N)也不同. 这些结果说明: 只有通过科学合理地设计超导体和永磁体的组合方式, 才能获得较高的磁场强度, 有效地提高超导体的磁悬浮力特性, 该结果对促进超导体的应用具有重要的指导意义. 关键词： 单畴GdBCO 永磁体 捕获磁场 磁悬浮力     

不同数值孔径下调控矢量光束聚焦场的反向构建

根据电磁辐射理论和矢量光场积分理论,研究了矢量光束聚焦场特性与聚焦透镜数值孔径之间的关系。在透镜焦场区设定电偶极子阵列和磁偶极子阵列,收集其辐射场并反向聚焦,通过调控与优化偶极子阵列参数,反演不同数值孔径透镜下的聚焦光场,获得了聚焦光针场、三维衍射受限光管场随透镜数值孔径的变化规律。研究结果表明,随着数值孔径的减小,光针场的纵向分量纯度、边缘斜率以及光针长度递减,半峰全宽递增,光管场依旧保持纯方位角偏振分布,且中空区域的半峰全宽递增。研究结果对在不同数值孔径下矢量光束聚焦的应用研究具有重要意义。     

Kerr效应对非线性Jaynes-Cummings模型场熵和缠结的影响

Phoenix和Knight提出的量子熵理论,用量子熵作为缠结程度的量度,研究了附加克尔介质依赖强度耦合Jaynes-Cummings模型场熵演化的动力学特性和原子-场的缠结特性,详细地讨论了克尔效应及初始相干光场的强弱对场熵演化特性和原子-场缠结特性的影响,并与原子反转特性相比较.结果表明:在初始相干光场较弱时(n=10),克尔介质的非线性相互作用破坏了场熵演化的周期性,原子-场不再周期消缠结.但在初始相干光场较强时(n=50),克尔介质非线性相互作用只是使场熵演化的周期性减弱,场熵的演化仍近似地有周期性,原子-场仍周期消缠结,克尔效应越强,周期越小.当克尔介质与光场强耦合相互作用时(χ/g=5),原子-场持续消缠结.     

自旋-晶格弛豫

本文讨论了工作[3]中决定耦合系统磁化系数的方法,并用来分析自旋-晶格弛豫过程。在弱耦合的情况下,得出了决定磁化系数的耦合方程组,并求出纵向非共振吸收和横向共振吸收线型的表达式。得出的纵向和横向弛豫时间是外加交变场频率的函数,这反映了高频场对弛豫的影响是由于所用密度矩阵方程为非马尔科夫型的直接结果。在远离共振点处,所得的线型公式和德拜型或洛仑兹型差别较大。一般说来,非马尔科夫效应是不能忽略的。在自旋S=1的情况,我们系统地分析了纵向及横向弛豫的基本过程。其中包含与通常讨论的过程相应的项,如单声子过程,Raman过程,Orbach过程等等,但现在都有外加交变场频率ω参与进去。最后讨论了声子的寿命对横向弛豫时间的影响。     

辅助永磁体的引入方式对单畴GdBCO超导块材磁场分布及其磁悬浮力的影响

通过对永磁体辅助下单畴GdBCO超导体和方形永磁体在液氮温度、 零场冷、 轴对称情况下磁悬浮力的测量, 研究了三种不同组态中辅助永磁体的引入方式对单畴GdBCO超导块材磁场分布及其磁悬浮力的影响. 实验结果表明, 如果处在超导体上方的测量用方形永磁体N极向下, 则在轴对称情况下, 当方形辅助永磁体N极向上与超导体下表面贴在一起时, 超导体的最大磁悬浮力从没有引入辅助永磁体磁化的14.3 N增加到31.8 N, 提高到222%; 当方形辅助永磁体放置在超导体上表面、 N极垂直向上且场冷后去掉辅助永磁体时, 超导体的最大磁悬浮力从没有引入辅助永磁体磁化的14.3 N增加到21.6 N, 增加到151%; 当方形辅助永磁体放置在超导体上表面、 N极垂直向下且场冷后去掉方形辅助永磁体时, 超导体的最大磁悬浮力从没有引入辅助永磁体磁化的14.3 N减小到8.6 N, 减小为无辅助永磁体时的60%.这些结果说明, 只有通过科学合理地设计超导体和永磁体的组合方式, 才能获得较高的磁场强度, 有效地提高超导体的磁悬浮力特性, 该结果对促进超导体的应用具有重要的指导意义.     

在V型系统中原子相干对吸收—色散关系的影响

在V型能级系统原子介质中,若利用外场产生相干,则弱光场在该介质中的吸收-色散关系将展现出新的特性.特别是当弱场具有某一特定频率时,介质对光的吸收为零但光折射率大于1.     

Kerr介质对双模压缩真空场与四能级原子相互作用系统中光场量子特性的影响

研究了旋波近似下Kerr介质中双模压缩真空场与N型四能级原子双光子跃迁相互作用系统中光场的压缩效应及光子的统计性质.数值计算结果表明,在无Kerr介质的情况下,光场的两个正交分量的均方涨落均呈现周期性的压缩,光子周期性地交替呈现聚束和反聚束效应,光场两模之间总是呈现正相关,而且这种相关是非经典相关;Kerr介质的存在不利于光场均方涨落的压缩,但对光子统计性质没有明显的影响 关键词： Kerr介质 四能级原子 双模压缩真空场 光场的量子特性     

准矩形截面强流相对论带状电子束的传输

提出利用准矩形截面带状电子束传输强电流.相对于目前广泛采用的椭圆形截面带状电子束,在大横纵比,即电子束的宽度(横向)远大于厚度(纵向)的情况下,其厚度沿横向更加均匀,利用冷阴极爆炸发射容易产生.该电子束利于高功率微波发生器中腔体模式的控制和束波作用效率的提高,如果利用模块化的结构还可使阴极及聚焦磁铁在宽度上的扩展更加容易.首先给出了准矩形截面带状电子束空间电荷场的典型分布,然后根据该分布和束匹配的方法对相互独立的周期会切磁铁和边聚焦磁铁分别进行了设计.其中边聚焦磁铁的磁化方向与以往的纵向不同,为横向磁化,其激励的边聚焦磁场在电子束宽边的边缘附近的梯度更大,有利于横向的束匹配.最后根据理论分析的结果进行了粒子模拟.结果表明,300keV,3kA的准矩形截面强流相对论带状电子束可以在0.163T的周期会切磁场和0.064T的横向磁化边聚焦磁场中稳定传输,电流传输效率大于98%.     

纠缠相干态光场驱动下∧-型三能级原子的辐射谱

采用时间演化算符方法,研究∧-型=三能级原子与纠缠相干态光场共振相互作用的辐射谱.给出了辐射谱一般公式,并讨论在纠缠相干态光场驱动下的辐射频谱结构.结果表明,无论下能级简并与否纠缠相干态光场平均光子数很小时均出现拉比分裂,且强度随双模光场纠缠程度的增加而增加.当两下能级简并时,若两模场的平均光子数较小,辐射谱呈现对称多峰结构,若两模场的平均光子数较大,辐射谱呈现对称五峰结构.当两下能级非简并时,若两模场的平均光子数较小,辐射谱呈现对称多峰结构.若两模场的平均光子数较大,辐射谱呈现对称十峰结构.纠缠相干光与非纠缠相干光辐射谱的本质差别有两点:一是双模光场强量子关联导致纠缠度越强拉比峰强度越高;二是存在纠缠时由于两模场相干性导致辐射谱呈现对称多峰结构.     

单模加光子双模SU(2)相干态的非线性高阶差压缩

本文研究了单模加光子双模SU(2)相干态|M,ζ;m〉=Ama m|M,ζ〉的非线性高阶差压缩(即N次方X压缩)效应.数值计算结果表明:对于单模加光子双模SU(2)相干态,光场存在着非线性高阶差压缩??—N(=1,2,3,4,…)次方X压缩效应,且随着光场总光子数M的增加,N次方X压缩效应增强,但增大场模光子增加数m或增大N次方X压缩的压缩阶数N,N次方X压缩效应减弱.     

与两等同Bell态纠缠原子相互作用光场的量子场熵

利用全量子理论,并通过数值计算,研究了初始处于Fock态的单模光场与两等同双能级纠缠原子单光子共振相互作用过程中单模光场量子场熵的时间演化特性.结果发现:当两原子初始处于第一种Bell态时,光场量子场熵的时间演化周期为π/g2(2n+1);随着初始光强的增大,光场与原子之间的量子纠缠现象减弱;特别是当时间t为演化周期的整数倍时,场－原子系统处于退纠缠状态.当两原子初始处于第二种Bell态时,光场量子场熵不随时间变化,恒为零.当两原子初始分别处于第三种和第四种Bell态时,光场量子场熵的时间演化曲线呈现不等幅周期振荡现象;并且随着初始光场光子数的增加,光场量子场熵的振荡周期逐渐增大,但振荡幅值逐渐减小.     

非相对论线偏振激光下的J×B加热

利用解析的方法研究了非相对论线偏振激光与等离子体相互作用中的J×B加热吸收机理,建立了一种包含两类有质动力效应在内的自洽理论.探讨了密度轮廓修正下的J×B加热机理,给出了相应的吸收系数随激光场强度变化的关系曲线.研究发现,当激光场强度A0=20时,J×B加热所导致的吸收系数fabs约为2.8%.     

实验技术共焦扫描光声层析成像技术的研究

报道了一种新的光声层析成像技术--光声傅里叶变换共焦扫描成像技术.并用该技术获得了强散射物质(生物组织)的层析图像,纵向分辨能力小于0.1mm,横向分辨率小于4mm.     

温度对铌酸锂电光相位调制特性的影响

利用折射率椭球基本理论对线性电光效应进行了分析,对单轴晶体铌酸锂电光相位调制器的温度特性进行了研究。通过计算机进行数值模拟计算,分析了加电场时光通过LiNbO3电光调制器后出射光的相位变化与温度间的关系,得出在横向和纵向调制中温度对相位改变的影响。研究发现,无论在横向还是在纵向调制下,入射光偏振方向不同但其各自受温度影响的相位变化趋势大体一致,即随着晶体中温度的增加而增大。计算结果表明,LiNbO3电光调制的最佳使用方案为：电场沿x主轴方向施加,入射光偏振方向为感应主轴x’方向,且LiNbO3电光调制器粟用横向相位调制方式。