复杂系统结构及动力学现象的统计物理研究

近年来生物学、信息学和社会科学海量数据的积累,推动了各类定量分析手段的发展.统计力学作为联系多体系统微观与宏观描述的数学理论,在复杂性科学的发展历程中正发挥着作用.本文结合复杂网络和非平衡态系统的若干研究成果,对统计物理方法在复杂现象的描述、主要变量及其相互依赖关系的确定、模型的提出与分析、及普适性规律的发现等方面的进展作一简单介绍,并探讨统计物理学与相应学科深层次交叉所面临的机遇和挑战.     

Improvement of the Hopfield Neural Network by MC-Adaptation Rule

We show that the performance of the Hopfield neural networks, especially the quality of the recall and the capacity of the effective storing, can be greatly improved by making use of a recently presented neural network designing method without altering the whole structure of the network. In the improved neural network, a memory pattern is recalled exactly from initial states having a given degree of similarity with the memory pattern, and thus one can avoids to apply the overlap criterion as carried out in the Hopfield neural networks.     

100W全光纤化高重频窄脉宽光纤激光器

报道了一种基于主振荡功率放大结构工作的全光纤化高重复频率窄脉冲宽度光纤激光器.种子源是一个直接电脉冲调制的1 063 nm光纤耦合输出半导体激光器.为了抑制放大器中产生的放大自发辐射光,将种子激光的脉冲波形调制为二阶超高斯型.峰值功率为950 mW的半导体激光器经过2级大模场掺镱双包层光纤放大器(纤芯分别为10μm和30μm)功率放大后,最终获得了平均功率为101 W、重复频率为200 kHz、脉冲宽度为14.77 ns、峰值功率为34.2 kW、3 dB光谱宽度为0.261 nm、光束质量M~2为1.17的脉冲激光输出.与传统的纳秒级脉冲光纤激光器相比,该激光器峰值功率高、光束质量优、光谱宽度窄、结构简单,可广泛应用于激光雷达、遥感探测、倍频和光参量震荡等领域.     

非线性三能级体系的绝热朗道-齐纳隧穿

研究了绝热条件下非线性三能级体系的朗道-齐纳隧穿.通过研究体系的本征值和本征态，发现当非线性不是很强时，三个能级的结构与线性情况相似，但中间能级所对应本征态的性质分段，这种分段导致绝热定理被破坏，引起所谓的绝热隧穿现象.由于本征态的不稳定性，造成隧穿率的混乱.当非线性较强时，能级结构发生非常复杂的扭曲，使绝热定理被更加严重地破坏.还讨论了这个模型在三势阱波色-爱因斯坦凝聚体系中的可能应用. 关键词： 三能级 朗道-齐纳隧穿 隧穿率     

非线性Rosen-Zener跃迁

研究了非线性两模系统的Rosen-Zener跃迁.在绝热近似下，对基态能相同的两个模态，非线性相互作用使原子表现出强烈的集体行为，它们总是趋向于聚集到同一个模态上.因此外场的绝热调制能够把原子从一种模式彻底转移到另一种模式上.在经典相空间中，可以成功地解释该现象.提议利用现有的玻色爱因斯坦凝聚实验观测这一效应. 关键词： Bose-Einstein凝聚 Rosen-Zener跃迁 Rabi振荡 受激Raman绝热暗通道     

神经元传输函数对人工神经网络动力学特性的影响

以神经元局域场分布为基础，重新研究了连续神经元传输函数对具有联想记忆的人工神经网络功能的影响.与以往的认识不同的是，研究发现连续传输函数与硬极限传输函数相比并不存在明显的优越性，相反，连续传输函数对网络的某些功能，如最大存储率具有负面影响.研究表明神经网络的特性主要决定于网络的动力学结构(具体体现为网络吸引子对应的神经元局域场分布)，网络的动力学结构可以通过选择合适的设计规则进行有效控制，不同的传输函数虽然也能影响到网络的动力学结构，但是它所带来的影响是被动的，可控性很差. 关键词： 联想记忆 神经网络 吸引子 局域场分布     

1.2 kW便携式光纤激光器

高功率光纤激光器通常采用如水冷散热方式进行控温,难以满足轻量化等的需求。而利用相变储能材料的特性,采用多相变控温技术,可大幅减小高功率光纤激光器系统的体积、重量。对光纤激光器的温控技术进行了分析,采用多相变温控技术,实现了波长1.08 μm、最大功率1.26 kW的全光纤激光输出,光-光效率75.4%,光束质量因子M_x2=1.21,M_y2=1.23,有效减小了激光器的体积和质量,为高功率光纤激光器的热管理提供了新方法。     

100 W级全光纤化线偏振单频光纤放大器

报道了一种基于主振荡功率放大结构的全光纤化1064 mm线偏振单频光纤放大器。种子源是一个线宽约为3 kHz的单频光纤激光器。输出功率为50 mW的种子激光经两级掺Yb保偏双包层光纤(光纤纤芯直径分别为10 μm和20 μm)和一级手性耦合纤芯增益光纤放大后,最终获得了输出功率138 W、光束质量M2≤1.2、偏振消光比优于18 dB的高功率单频光纤激光输出。在脉冲调制模式下,获得了峰值功率465 W、脉宽宽度约为500 μs的线偏振单频光纤激光输出。     

三体散射的动力学

研究非线性相互作用的一维三原子集团之间的散射动力学,揭示随着系统能量的增加依次出现的混沌散射、非完全弹性散射、完全弹性散射现象,研究内部动力学属性,特别是混沌运动行为与散射行为之间的关系,解释混沌散射不可预测性的机制.