针对限制幅值磁共振脉冲的优化设计

在磁共振脉冲优化领域,优化脉冲普遍存在幅值过大的问题,这极大地限制了优化脉冲的使用范围。为了限制优化脉冲的幅值,扩大其应用范围,提出了一种基于L-BFGS-B数值算法的脉冲优化设计方法。首先基于Liouville-von Neuman方程,使用最优控制思想构建优化模型;然后使用L-BFGS-B算法,在限制幅值的条件下对优化模型进行数值迭代求解;最后以脉冲的激发效率以及激发轮廓的均匀性作为衡量优化脉冲优劣的标准对该方法进行仿真和实验验证。结果表明,采用该方法获得的优化脉冲在幅值被限制的前提下,仍能获得较传统磁共振脉冲更好的共振激发效果,进而增强信号的灵敏度,提高图像的质量。     

基于气体浓度定量的嗅觉刺激器优化设计

现有的基于磁共振测量的嗅觉刺激器,通过调节嗅剂液体浓度的方法可以实现不同浓度的嗅觉刺激,但随着实验进行,受到嗅剂挥发以及实验环境（温度、湿度、气流量）变化的影响,很难确保输送至鼻腔的嗅剂气体浓度的稳定性,进而影响实验结果的准确性．本研究对本实验室前期开发的嗅觉刺激装置进行改进,实现了气体浓度精确定量．改进后的嗅觉刺激器主要分为三个部分：控制系统、反馈系统和气路系统．控制系统主要实现气路系统的送气控制和嗅剂气体浓度调节;反馈系统则负责对气体浓度进行测量;气路系统则在原有基础上添加活性炭装置,降低无关因素干扰．装置改进之后,不同气路切换时间为75.2 ms,比原装置减少了1 s,有效提高刺激精度．实验结果显示,气体浓度调节前,300 s内乙醇、吡啶、乙酸戊酯嗅剂气体浓度分别下降6.7%、71.4%、79.2%,嗅剂气体浓度短时间内发生较大改变．加入气体浓度调节功能后,当气体浓度下降至目标浓度的90%时,可通过调节气泵电压改变嗅剂气流与空气气流比例,从而调节嗅剂气体浓度至目标值,其中吡啶、乙酸戊酯用时13 s．     

High Beam Quality Green Generation with Output 140W Based on a Thermally-Near-Unstable Flat-Flat Resonator

By using a diode-side-pumped Q-switched Nd:YAG rod laser based on a thermally-near-unstable fiat-fiat resonator, an intracavity-frequency-doubled green beam generation is investigated. Output power 140 W is obtained at a repetition rate of 10kHz and a pulse width of 110ns. The green beam quality factors Mx^2 and My^2, which are measured by a laser beam analyser, are 10.65 and 10.85, respectively, at output power of 124W.     

Experimental Creation of Entanglement Using Separable States

We experimentally demonstrate that the entanglement can be created on two distant particles using separable states. We show that two working particles can share some entanglement, while one ancilla particle always remains separable from the two working particles during the experimental evolution of the system. Our experiment can be viewed as a benchmark to illustrate the idea that no prior entanglement is necessary to create entanglement.     

超导能隙的自旋类比求解

超导体中准粒子激发存在能隙是超导的重要特征之一, BCS理论成功地解释了这一特性.虽然BCS理论中对Hamiltonian形式简单,但严格求解相关问题存在困难,通常需作近似处理: 如平均场近似,变分法等.而我们注意到费米对粒子产生与湮灭算符和Pauli自旋升降算符满足相同的代数关系(即sl(2) = {c-k,↓ck,↑,c+k,↑c+-k,↓,nk,↑+n-k,↓-1} = {σ-k, σ+k, σzk}),故假定自旋向上、向下分别代表对态(pair state)的占据和未占据两种状态,从而将BCS对Hamiltonian谱的求解问题对应到自旋直积空间中去研究,尝试求解能隙,得到了有用的结果,并与由BCS理论中能隙方程导出的结果进行了比较.特别,我们讨论了目前实验上量子计算所能达到的量子比特数目的情形,为在目前实验条件下进行量子模拟实验作了理论上的准备.     

计算的量子飞跃

利用量子力学的迭加和纠缠等特性进行的量子计算是计算技术的巨大飞跃。它能够比经典计算远为有效地解决一些问题。例如最为著名的Ｓｈｏｒ的算法原则上能够以多项式的时间因子化大的合数,从而使得经典计算机难以计算的这一问题得以解决。文章介绍了至今所发现的主要量子算法的基本原理和步骤,并且概述了量子计算的优越性、现状和发展前景,同时讨论了量子计算在物理学上的应用和意义。     

相对论类空方程

根据Dirac类空自洽性条件的思想,通过引入类空因子定义了类空波函数.它的物理部分与Bethe-Salpeter波函数相一致.利用普适的相互作用核的重排技术,导出了对于束缚态和散射态的相对论类空方程,并且将它们推广到多粒子的情形.也得到了束缚态类空波函数的归一化条件和散射态类空方程的非齐次项的解.因此,建立起了相对论类空方程体系.     

Highly efficient diode-pumped seven-rod resonator with a 3.79-kW output

Thermally stable region of a seven-rod resonator is theoretically investigated. A plane-plane symmetric resonator, where the distance between two neighbor rods is two times of that between the rods and the mirrors, is adopted because of its large stable range. Based on the investigation, a seven-rod resonator with an average output power of 3.79 kW and an optical-to-optical efficiency of 53% is developed.     

NO分子A~2Σ←X~2Π跃迁的激光双光子荧光激发谱

以Nd :YAG脉冲激光器泵浦的光学参量发生器 放大器 (OPG OPA)作激发光源 ,获得了 4 2 0～ 4 72nm波长范围内NO分子的双光子激光荧光激发谱 ,并利用此技术对NO分子的能级结构进行了实验研究 ,将所得谱线峰归属为NO(A2 Σ←X2 Π)的跃迁 ,荧光强度随激光强度的二次方变化关系表明此过程是一双光子激发过程。利用实验所得峰值波长计算了NO(A2 Σ)态的基振动频率ωe 和平衡位置的力常数k。通过对NO分子A2 Σ→X2 Π跃迁的荧光时间分辨光谱进行实验研究 ,得到 2 6 6Pa气压下A2 Σ(v′ =0 )态的能级寿命τ=5 3 76ns。测量荧光寿命随气压的变化 ,利用曲线拟合得到NOA2 Σ(v′=0 ,1) 两振动态的自发辐射寿命和无辐射跃迁驰豫速率常数     

用于同时多层MRI的选择性射频脉冲的优化设计

近年来,为提高磁共振成像（MRI）信号信噪比（SNR）、缩短成像时间,同时多层成像技术受到了极大的关注.为了实现同时多层的选择性激发,现有的多层成像序列大多使用组合射频（RF）脉冲,该脉冲可包含多个独立的幅值相同相位不同的简单脉冲,由于其采用简单的线性叠加方法,该类脉冲射频功率随脉冲数量呈现平方增长,因而应用受限.针对这一问题,基于自旋动力学和优化控制原理,本文提出了一种针对同时多层MRI的选择性射频脉冲的数值优化方法,该方法充分运用射频脉冲的调控机制,获得优化脉冲,并配合层选梯度,可实现任意层厚、层间距、层数的同时高效选择性激发.最后,通过数字模体的同时多层模拟成像实验验证了优化脉冲的有效性.