量子微波及其接收方法综述

量子微波兼具量子信号的量子特性以及微波频段信号的中远距离传播的能力,在通信、雷达、导航和定位等诸多方面具有广阔的应用前景。本文针对目前在量子微波接收方面的研究相对较少的现状,总结和分析了量子微波的特性及其接收方法。首先,介绍微波单光子、纠缠微波光子对以及压缩态和纠缠态微波场的特性和制备方法;然后,重点梳理和总结量子微波在量子雷达以及相关物理系统中的接收方法、检测方法、和研究现状;最后,指出量子微波接收技术中存在接收端探测信号较弱、微波频段量子纠缠态检测技术不够成熟,以及量子检测算符有待进一步最优化等问题。针对这些问题,梳理了几种降低接收端的噪声,提高探测信号的信噪比,以及基于纠缠见证的路径纠缠微波检测方案,从而完成了量子微波从制备到接收的一个完整链路的梳理工作,希望能为量子微波发射和接收系统技术的发展提供一些参考。     

一维Au/MgF2光子晶体的透射性质

理论上研究了一维金属/电介质光子晶体的透射率性质,用传输矩阵方法数值计算了Au/MgF2光子带隙晶体的透射率．发现周期性结构产生的透射共振会大幅度增加光通过层状金属的透射率．通过调节一维Au/MgF2光子晶体中金和氟化镁的厚度以及周期数,得到了可见波段的高透射允带,透射率在0.4以上,而对于可见波段以外的频率几乎是完全不能传输的．这种结构在保持了高透射率的前提下还具有金属的优点,这在传感器、护目装置、反射窗、液晶显示等诸多领域都有很大的实用价值．     

缺陷态透射率可调的三缺陷层的一维光子晶体

利用传输矩阵方法,从理论上研究了三缺陷层一维光子晶体的光学性质.在缺陷层间距足够大以致于出现缺陷态简并的情况下,调节第一或第三个缺陷层的光学厚度,光子晶体缺陷态的透射率会发生最大程度的变化.这种结构可同时具有窄带滤波器和光开关的功能,据此提出了一种低阈值光开关的设计.把折射率可调的向列型液晶作为晶体的第三个缺陷层,并用4×4传输矩阵方法计算了其缺陷态透射率与电场电压的关系.     

对上海市普通高中化学实验操作考试实效性的反思与建议

多年来上海市实验操作考试的实际情况表明,考生和老师对这项举措并不满意,操作考试的效果并不理想。为此,本文提出了3点建议：将实验操作考试纳入学校常规考试中,实施可操作性实验操作考试量化考核表,以及建立学生实验档案袋制度。     

基于异构光子神经网络的多模态特征融合

当前光子神经网络的研究主要集中在单一模态网络的性能提升上,而缺少对多模态信息处理的研究。与单一模态网络相比,多模态学习可以利用不同模态信息之间的互补性,因此,多模态学习可以使得模型学习到的表示更加完备。本文提出了将光子神经网络和多模态融合技术相结合的方法。首先,利用光子卷积神经网络和光子人工神经网络相结合构建异构光子神经网络,并通过异构光子神经网络处理多模态数据。其次,在融合阶段通过引入注意力机制提升融合效果,最终提高任务分类的准确率。在多模态手写数字数据集分类任务上,使用拼接方法融合的异构光子神经网络的分类准确率为95.75%;引入注意力机制融合的异构光子神经网络的分类准确率为98.31%,并且优于当前众多先进单一模态的光子神经网络。结果显示：与电子异构神经网络相比,该模型训练速度提升了1.7倍。与单一模态的光子神经网络模型相比,异构光子神经网络可以使得模型学习到的表示更加完备,从而有效地提高多模态手写数字数据集分类的准确率。     

非紧密堆积型光子晶体凝胶的制备及其压敏性质研究

利用简单的离心-重悬浮方法去除二氧化硅胶体溶液中的杂质离子, 通过静电排斥作用自组装形成非紧密堆积型二氧化硅光子晶体; 丙烯酰胺单体原位聚合形成聚丙烯酰胺凝胶锁定二氧化硅光子晶体的有序结构得到非紧密堆积的二氧化硅光子晶体凝胶, 该凝胶的Bragg衍射峰可以覆盖整个可见光区域; 利用聚丙烯酰胺凝胶的环境响应特性, 研究了光子晶体凝胶的压力敏感性质. 实验结果表明: 作用于光子晶体凝胶的压力变化导致其体积发生改变, 直接体现在光子晶体凝胶的Bragg衍射峰位置发生改变. 光子晶体凝胶在可视化检测方面具有潜在的应用价值.     

h-BN型超晶格等离子体光子晶体能带特性研究

六方氮化硼(h-BN)晶格结构是一种类六方对称复式超晶格结构。具有h-BN晶格构型的光子晶体以其宽光子带隙特点受到国内外学者的广泛关注。本文利用不同尺度低压气体放电管与Al₂O₃介质棒周期性排列,构建了新型h-BN型超晶格等离子体光子晶体,实现其空间结构和等离子体参数的动态调控。利用微波透射谱对比研究了h-BN型超晶格与简单三角晶格等离子体光子晶体禁带位置、宽度和数目。分析了放电电流、介质棒阵列数对不同频段光子带隙的影响,以及电磁波入射角度对电磁传输特性的影响。结果表明：等离子体的引入不仅能够形成新的光子带隙,而且可以选择性地使部分禁带位置发生移动;相对于简单三角晶格,h-BN型超晶格等离子体光子晶体呈现出更多光子带隙;Al₂O₃介质棒阵列数对等离子体光子晶体禁带位置、宽度和数目均具有重要影响。电磁波入射角度变化越大,电磁传输特性差别越显著,透射谱相关性越差。本文所设计的新型h-BN型超晶格等离子体光子晶体为制作可调谐光子晶体提供了新的思路,在微波和太赫兹波控制领域具有潜在应用价值。     

薄膜法布里-珀罗滤光片中的超棱镜效应

基于薄膜法布里珀罗滤光片在其峰值波长处具有较大群延迟的特性,设计并从实验上验证了光束倾斜入射时这种结构中存在的超棱镜效应。根据光学薄膜理论中的特征矩阵法,数值模拟计算了器件的群延迟和空间色散曲线,镀制并对器件进行了测试。测试结果表明器件在透射峰值波长处因超棱镜效应引起的空间色散最大位移值达到65μm,与理论计算结果非常吻合;相对于传统的光栅和棱镜器件而言器件具有更高的空间角度色散,实际测试在784.5 nm至786.5 nm波长范围内器件的角色散达到30°/nm。     

多棱锥镜产生多光束干涉场的理论和实验研究

提出了一种使用多棱锥镜和多棱台镜产生多束相干光形成二维和三维光学格子的方法。理论分析和数值模拟了多束轴对称平面波干涉产生的二维及三维点阵结构的特性,得到了光场分布随光束数增加的关系,发现随着干涉光数目的增加,干涉场会复杂变化,当棱锥棱数足够多近似于一个圆锥时,干涉场会变为同心圆结构的贝塞尔光束的场分布。实验上使用多棱锥和多棱台镜进行了多光束干涉实验,得到了多束轴对称平面波干涉形成的光学格子,将数值模拟与实验结果进行了比较,二者完全吻合。     

折射率连续周期分布一维光子晶体的带隙分析

微分传输矩阵法(DTMM)可以解析求解一维非均匀介质中的波动方程。用该方法,对几种折射率连续且周期分布的一维光子晶体进行了带隙分析。结果表明,折射率连续变化的一维周期结构也具有明显的带隙特征,折射率变化越平缓,光带隙的宽度越小。对于折射率正弦变化的一维光子晶体,其折射率变化得越剧烈,光子晶体的中心频率越小,带隙越宽;同时,折射率的平均值越大,中心频率越小,带隙越窄。由于材料的物理特性都是连续变化的,同样可以把结构推广到一维周期性功能梯度材料。