A Single-Fundamental-Mode Photonic Crystal Vertical Cavity Surface Emitting Laser

Single-fundamental-mode photonic crystal （PhC） vertical cavity surface emitting lasers （VCSEL） are produced and their single-fundamental-mode performances are investigated and demonstrated. A two-dimensional PhC with single-point-defect structure is fabricated using UV photolithography and inductive coupled plasma reactive ion etching on the surface of the VCSEL＇s top distributed Bragg-reflector. The PhC VCSEL maintains single-fundamental-mode operating with output power 1.7 mW and threshold current 2.5 mA. The full width half maximum of the lasing spectrum is less than 0.1 nm, the far field divergence angle is less than 10° and the side mode suppression ratio is over 35 dB. The device characteristics are analyzed based on the effective index model of the photonic crystal fiber. The experimental results agree well with the theoretical expectation.     

Quantum information processing with nitrogen–vacancy centers in diamond

Nitrogen–vacancy(NV) center in diamond is one of the most promising candidates to implement room temperature quantum computing. In this review, we briefly discuss the working principles and recent experimental progresses of this spin qubit. These results focus on understanding and prolonging center spin coherence, steering and probing spin states with dedicated quantum control techniques, and exploiting the quantum nature of these multi-spin systems, such as superposition and entanglement, to demonstrate the superiority of quantum information processing. Those techniques also stimulate the fast development of NV-based quantum sensing, which is an interdisciplinary field with great potential applications.     

基于荧光光谱的脂质体制备与稳定性的研究

利用L-α-磷脂酰胆碱和胆固醇分子制备脂质体体系,通过监测脂质体内部包裹的对pH变化敏感的荧光指示剂8-羟基芘-1,3,6-三磺酸三钠盐的荧光强度变化实现对脂质体稳定性的表征。研究发现,在脂质体磷脂膜中引入一定比例的胆固醇分子有助于提高脂质体的稳定性(L-α-磷脂酰胆碱∶胆固醇=4∶1)。利用温水浴-液氮多次冻融循环,在强烈外界温差作用条件下,L-α-磷脂酰胆碱和胆固醇形成的贴壁薄膜重组成内外两侧均为亲水头部而疏水尾部均指向脂双层膜内部的稳定脂质体,在10min内稳定性高达99%,9 200s内稳定性依然可以达到92%。基于以上研究成果,我们在脂质体的外部环境中引入K+载体缬氨霉素,结果表明缬氨霉素可以成功的插入至磷脂双分子层膜中并高效运输K+。     

金刚石氮空位中心自旋量子调控

量子计算和量子传感近年来受到了广泛的关注.金刚石氮空位中心以其简单稳定的自旋能级结构、高效便捷的光学跃迁规则以及室温下超长的自旋量子态相干时间而成为量子信息科学中引人瞩目的新星.本文从实验研究的角度介绍金刚石氮空位中心自旋量子调控的基础理论、典型技术和代表性结果;重点讨论1)如何通过光磁共振方法在室温大气环境下对单个自旋进行探测和相干操控,2)金刚石中自旋量子比特退相干的主要机制和抑制手段,3)自旋态相干操控技术在量子传感中的应用;最后对氮空位中心在量子计算和量子传感中的发展趋势进行了小结.     

Na掺杂CaMnO_3晶体材料的结构调控、电子结构与光吸收性质的研究

在平面波和赝势法基础上研究了Ca位Na掺杂的钙钛矿型CaMnO_3晶体材料的晶体结构、电子结构和光吸收性质,分析了Na掺杂CaMnO_3晶体材料的电输运过程。结果表明,Na掺杂Ca位使CaMnO_3的晶胞三轴长度均增大,Na掺杂在CaMnO_3中引入了晶格畸变,且晶格畸变是各向异性的。Na掺杂之后,CaMnO_3晶体材料内的O-Mn-O形成的八面体逐步向两个O顶点方向拉长和扭曲。未掺杂和Na掺杂CaMnO_3带隙宽度分别为0.713eV和0.686eV,均呈现明显的半导体特性。在费米能级附近,s态电子对CaMnO_3的态密度贡献最小,p态电子对费米能级以下的态密度贡献最大,d态电子对费米能级以上的态密度贡献最大。Mnp态电子对费米能下方能级形成贡献较大,而Mnd态电子对费米能上方能级形成贡献最大,Op态电子对费米能下方能级形成贡献较大,而Op态电子对费米能上方能级形成贡献最小。与未掺杂CaMnO_3相比,Na掺杂CaMnO_3晶体材料吸收能量向低能量移动,且存在两个强吸收峰,其在6.15eV附近的吸收最强。     

Ba置换对钙钛矿型氧化物CaMnO_3稳定性及电子结构的影响

采用赝势法近似密度泛函理论的方法研究了重元素Ba置换钙钛矿型氧化物CaMnO_3的稳定性及电子结构.结果表明,Ba置换引入晶格畸变,且具有各向异性.Ba置换钙钛矿型氧化物CaMnO_3呈现明显的半导体特性,且其稳定性降低.Ba置换Ca位之后,钙钛矿型氧化物CaMnO_3仍然呈间接带隙型能带结构,自旋向上和自旋向下的电子能带带隙宽度分别减小到0.659 eV和0.655 eV,且经过Ba置换之后向导体转变.Ba置换CaMnO_3晶体中的电子主要在-37.5 eV,-18 eV,-16 eV,-5 eV～0 eV,1 eV附近形成能带,能级数量在-18 eV,-16 eV,-0.7 eV三个极值点依次降低.Ba置换钙钛矿型氧化物CaMnO_3价带中和导带中的电子能级弥散性不同,表明它们具有不同的有效质量.Mn p,O p和Mn d电子对钙钛矿型氧化物CaMnO_3费米面态密度具有较大的贡献,它们决定CaMnO_3材料的导电过程.     

粉末压片-X-射线荧光光谱法分析砂岩型铀矿制样中粘结剂用量的探讨

由于砂岩型铀矿的成矿特性,样品粉末的内聚力小,采用直接压片法有时难以成型,样片表面常见裂纹,上机测量易碎裂。混合压片法适应性强,制样成功率高,但常见的问题是样品经粘结剂稀释会影响元素的检出限及结果的准确性。本文对粉末压片-X射线荧光光谱法测定砂岩型铀矿地质样品时,前期制样中添加粘结剂的比例进行了研究。试验按照不同比例在铀矿石标准物质GBW04101、GBW04102中添加粘结剂,在扫描电镜下观察到随着粘结剂用量的增加样片表面的光滑度及致密度都呈上升趋势,在X-射线荧光光谱仪上对主量元素进行测定后发现X射线强度在粘结剂添加量大于0.2 g时明显下降,经与GBW04101、GBW04102标准值进行对比后优选出粘结剂与样品的最佳比例为1：20,在此比例下制成的样片光滑平整,不易碎裂,用粉末压片-X射线荧光光谱法进行测定,标准物质测定结果的相对误差为0.56%～6.76 %,相对标准偏差(RSD,n=12)为0.013 %～7.68 %,均达到了《地质矿产实验室测试质量管理规范》DZ/T 0130-2006的要求。本文为粉末压片-X射线荧光光谱法分析砂岩型铀矿地质样品提供了可靠的实验参考依据。     

飞秒级联啁啾倾斜光纤光栅用于拉曼滤除

啁啾倾斜光纤光栅（CTFBG）是高功率光纤激光系统中拉曼光滤除的重要器件。采用飞秒激光级联刻写的方式，在大模场面积双包层光纤（LMA-DCF）中制备了一个带宽约为15.2 nm、滤除深度大于20 dB的CTFBG，将其置于1080 nm高功率光纤激光长距离传输系统的输出端，实现了光谱无拉曼输出，明显提高了输出激光纯度，插入损耗约为0.3 dB，光束质量无明显变化。所提出的利用飞秒激光制备宽带CTFBG的方法可有效滤除光谱中的拉曼光，对CTFBG的研制与应用有重要意义。     

叠层相干衍射成像算法发展综述

随着同步辐射技术的发展和光源相干性的提升,叠层相干衍射成像(ptychography)得到快速发展.叠层相干衍射成像算法解决了传统相干衍射成像算法收敛速度较慢、容易陷入局部最优解和算法停滞等问题,具有成像视场大、算法鲁棒性强、对误差容忍性高、应用范围广等优点,正成为相干衍射成像领域的热点研究方向.本文首先介绍了叠层相干衍射成像算法提出的背景;然后详细总结了叠层相干衍射成像算法的发展脉络、主要的算法流程以及应用场景,并且介绍了叠层相干衍射成像与人工智能结合的新算法及应用潜力;最后介绍了叠层相干衍射成像算法具体的并行化实现及常用软件包.本文有助于建立叠层相干衍射成像领域算法本身、人工智能以及计算方法全局研究视角,对于促进叠层相干衍射成像方法学的系统发展具有重要的参考意义.     

基于离子液体的反相液相色谱法检测胆碱和四甲基铵

本文发展了以离子液体为流动相添加剂的反相液相色谱分离和间接紫外检测胆碱和四甲基铵的方法。研究了离子液体、甲醇、紫外检测波长等因素对分离、检测胆碱和四甲基铵的影响。用普通的反相色谱柱，以甲醇/1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐水溶液为流动相，在210 nm紫外检测波长下，实现了胆碱和四甲基铵的分离和检测。本方法对分析物的检出限低于0.5 mg/L,标准曲线具有良好的线性关系。将方法应用于植物生长调节剂和桶装水样品的分析，加标回收率为95.1%～99.6%,相对标准偏差小于2.0%。