Systematically investigating the polarization gradient cooling in an optical molasses of ultracold cesium atoms

We systematically investigate the polarization gradient cooling （PGC） process in an optical molasses of ultracold cesium atoms. The SR mode for changing the cooling laser, which means that the cooling laser frequency is stepped to the setting value while its intensity is ramped, is found to be the best for the PGC, compared with other modes studied. We verify that the heating effect of the cold atoms, which appears when the cooling laser intensity is lower than the saturation intensity, arises from insufficient polarization gradient cooling. Finally, an exponential decay function with a statistical explanation is introduced to explain the dependence of the cold atom temperature on the PGC interaction time.     

Effect of noncircular orifice plates on the near flow field of turbulent free jets

In this paper, we experimentally investigate the near-field flow characteristics of turbulent free jets respectively issued from circular, triangular, diamond, rectangular, and notched-rectangular orifice plates into air surroundings. All the orifice plates have identical opening areas or equivalent diameters（De） and their aspect ratios（AR） range from 1 to 6.5. Planar particle image velocimetry（PIV） is used to measure the velocity field at the same Reynolds number of Re = 5 × 10^4,where Re = Ue De/ν with Ue being the exit bulk velocity and ν the kinematic viscosity of fluid. The mean and turbulent velocity fields of all the five jets are compared in detail. Results show that the noncircular jets can enhance the entrainment rate, reflected by the higher acceleration rates of mean velocity decay and spread, shorten the length of the unmixed core,expedite the increase of turbulent intensity compared with the circular counterpart shortened unmixed core, and increase turbulent intensity comparing to the circular counterpart. Among the five jets, the rectangular jet（AR = 6.5） produces the greatest decay rate of the near-field mean velocity, postpones the position at which the 鈥榓xis-switching鈥檖henomenon occurs. This supports that axis switching phenomenon strongly depends on jet initial conditions. In addition, the hump in the centerline variation of the turbulence intensity is observed in the rectangular and triangular jets, but not in the circular jet, nor in diamond jet nor in notched-rectangular jet.     

基于聚合物网络液晶的近红外波段快响应相位调制器

相位型液晶空间光调制技术已经广泛应用于自适应光学、信息光学等领域,然而一直存在着响应速度较低的问题。为了提高相位型液晶空间光调制器的响应速度,采用聚合物网络液晶制备近红外波段亚毫秒响应相位调制器,并对其光散射特性和瞬态响应特性进行了研究。通过降低聚合反应温度并提高紫外(UV)固化照度,可以降低器件的光散射强度,实现较好的相位调制。在此基础上,初步研究了聚合物网络形貌对最大光散射强度的影响。在高电压加载下,聚合物网络的电致伸缩效应会极大降低聚合物网络液晶的响应速度,使其达到秒级,经分析认为通过采用高介电各向异性的液晶材料可以降低阈值电压,提高器件的响应速度。     

Dynamics of the Kuramoto Model with Bimodal Frequency Distribution on Complex Networks

We introduce a piecewise uniform frequency distribution to model a symmetrical bimodal natural frequency distribution and investigate the dynamics in the Kuramoto model on complex networks. We find that the scenario of the synchronization transition depends on the network topology. For an ER network, the incoherent state, standing wave states and stationary synchronous states are encountered successively with the increase of the coupling strength. However, for an SF network, there exists another type of synchronous states, traveling wave states, between the standing wave states and the stationary synchronous states.     

双光束激光处理水溶液对ICP发射光谱的增强作用

为了改变水溶液的物理性质, 提高ICP发射光谱的辐射强度, 实验采用波长为976 nm的近红外激光和10.6 μm的CO2激光正交辐照水溶液, 研究了不同激光功率密度和辐照时间对水溶液表面张力和粘度的影响, 也探讨了处理后水溶液对ICP光谱强度的增强作用。实验结果表明, 在976 nm激光功率密度为0.265 7 W·cm-2, CO2激光为0.2069 W·cm-2以及辐照时间为40 min条件下, 水溶液的表面张力和粘度比未进行激光处理时的分别减小了42.13%和14.03%, 而雾化效率升高了51.26%。将优化条件下激光处理的水溶液引入ICP光源后发现, 样品元素As, Cd, Cr, Hg和Pb的光谱强度比水溶液未处理时的分别提高了46.29%, 94.65%, 30.76%, 33.07%和94.58%, 信背比分别增大了43.84%, 85.35%, 28.71%, 34.37%和90.91%;等离子体温度和电子密度也分别升高了5.94%和1.18%。可见, 双光束激光正交辐照水溶液的方法能够明显降低水溶液的表面张力和粘度, 提高ICP光源的辐射强度, 这为顺利检测水样品中痕量重金属元素创造了条件。     

高速1553B总线通讯控制器测试验证系统研究

通过对10M1553B总线通讯控制器的特性进行分析,再结合10M1553B总线通讯控制器的A、B总线通道切换测试及通讯强度测试的测试指标,提出了相应的测试验证系统方案;通过对测试验证结果的研究与分析,证实10M1553B总线通讯控制器具有较好的品质,能够在一定程度上替代国外的同类产品;同时针对10M1553B总线通讯控制器所设计的测试验证系统方案、各测试指标所对应的测试方法和通过准则,对于其它类似产品的系统级综合测试具有普遍性、适用性和指导性;并通过实际测试验证了该测试验证系统的可靠性和稳定性。     

光纤激光经过模清洁器后的强度噪声分析

对1560 nm单频光纤激光光源通过一个光学模清洁器后的强度噪声进行了分析研究.实验观察到模清洁器虽然对于激光的高频强度噪声有明显的抑制作用,但强度噪声特性随频率呈一定周期变化,且在低频处模清洁器对强度噪声有放大作用.本文认为这是由于模清洁器具有类似于光纤延迟线的时延效应,将激光源的部分相位噪声转化为强度噪声.通过理论分析,由相位噪声转化的相对强度噪声幅度与激光相干时间、模清洁器的平均延时参数以及分析频率相关.分析结果与实验测量结果符合良好.此外,通过在光路中加入声光调制器进行反馈调制,激光的线宽从26 kHz压窄至16 kHz,模清洁器的锁定质量明显提高,经过模清洁器后的激光强度噪声有所减小,与理论相符.该结果进一步证实了由相位噪声转化而来的强度噪声与模清洁器的锁定质量无直接关系.通过该研究,完善了光学模清洁器对激光的噪声抑制模型.     

论地震发生机制

地震发生的物理机理和过程是还没有认识清楚的问题. 此前人们将浅源地震归因于弹性回跳,根据这一观点和岩石实验结果计算得到的地震能量与实际观测结果有很大矛盾,被称之为“热流佯谬”. 中源和深源地震发生在地幔区域,其成因也没有合理的解释. 考虑到地壳和地幔是离散集合态物质体系及其慢动力学运动行为的基本特点,本文根据物理学原理,特别是近年凝聚态物理发展出来的相关新观念,并依据已有观测事实,从新的视角探究地震发生的物理机制. 1) 关于地壳岩石层中的应力分布:在不考虑构造力时,依据万物皆流的流变学原理,原始地壳岩石在自重压强长时间作用下,纵向和横向应力相同,没有差应力. 大地构造力推动岩块滞滑移动挤压断层泥,施加于其他岩块,逐渐传递和积累. 这种附加的横向构造力与原始岩石中应力叠加,形成地壳岩石层中的实时应力. 由于断层泥属于颗粒物质体系,具有与岩石不同的力学特征,其弹性模量比岩石小得多,且随压强而增大,导致构造作用力随深度非线性增大. 给出了地壳中构造应力分布及其变化规律. 2) 关于地壳岩石层强度:地壳岩石的自重会使岩石发生弹性–塑性转变. 通过对弹性–塑性转变深度的计算,并根据实际情况分析,给出了地壳岩石弹性、部分塑性和完全塑性三个区域的典型深度范围. 在部分塑性区,塑性体比例达到约10%以上时,发生塑性连通,这时岩石剪切强度由塑性特征决定. 塑性滑移的等效摩擦系数比脆性破裂小一个数量级以上,致使塑性滑移时岩石剪切强度比脆性破裂小得多. 同时,随深度增大,有多种因素使得岩石剪切屈服强度减小. 另一方面,地震是大范围岩石破坏,破坏必然沿薄弱路径发生. 因此,浅源地震岩石的实际破坏强度必定比通常观测到的岩石剪切强度值低. 给出了地壳岩石平均强度和实际破坏强度典型值随深度的分布规律. 3) 关于地震发生的条件和机制:地震发生必定产生体积膨胀,只有突破阻挡才可膨胀. 地震发生的条件是:大地构造力超过岩石破坏强度、断层边界摩擦力以及所受阻挡力之和. 因此,浅源地震是岩石突破阻挡发生的塑性滑移. 在此基础上提出了浅源地震发生的四种可能模式. 深源地震是冲破阻挡发生的大范围岩块流. 浅源地震和深源地震都是堵塞–解堵塞转变,是解堵塞后岩石层块滑移或流动造成的能量释放. 4) 关于地震能量和临震前兆信息:地震能量即为堵塞–解堵塞转变过程释放的动能. 以实例估算表明,地震岩石滑移动能与使岩块剪切破坏和克服周围摩擦阻力所需做的功相一致,不会出现热流佯谬. 同时指出,通过观测地震发生前构造力的积累过程、局域地区地质变迁以及岩石状态变化等所产生的效应,均可能获得有价值的地震前兆信息. 关键词： 地震发生机制 热流佯谬 地壳岩石应力和强度 堵塞–解堵塞转变     

氧气A带吸收系数的温度依赖关系研究

氧气A带是理想的大气要素反演通道,吸收系数是重要的参数之一,它影响到反演结果的精度.结合HITRAN2012数据库和大气温度廓线图,分析氧气A带吸收系数的影响因素,推出各因素与温度的依赖关系,确定吸收系数随温度的变化.结果表明,氧气A带谱线半宽度受温度依赖系数影响较小,而受温度影响较大.线型因子随温度产生了两种变化,在谱线半宽度以外的谱线位置上,随温度的增大,函数值减小,而在中心频率到谱线半宽度的谱线位置上,随温度的升高而增大.谱线线强对温度具有强依赖关系.利用逐线积分算法计算氧气A带吸收系数,同时考虑了谱线半宽度的压力展宽效应和谱线线强及半宽度对温度的依赖关系,得出氧气A带吸收系数对温度的依赖关系主要来源于线强的温赖关系,尤其是中心频率处温度影响较大;而Lorentzian线型函数的温赖关系不明显.利用布鲁克光谱仪在1 cm-1下测量63 m处氧气A带的吸收光谱,与理论模型在同等条件下的透过率比较,误差小于0.83%,验证了温度校正模型的正确性.     

多环涡旋光束的实验研究

涡旋光束的产生、传输与应用是当前光学领域热门的研究课题之一.本文提出的新型多环涡旋光束,包括双环涡旋及三环涡旋光束,它是由多束携带不同拓扑电荷数且束腰半径不同的拉盖尔-高斯涡旋光束共轴叠加而成,其光强分布为多环结构.从理论上研究了多环涡旋光束的形成与分布特征,基于共轭对称延拓Fourier计算全息方法生成了多环涡旋光束的计算全息图,并利用一个空间光调制器实验产生了与理论一致的高质量的多环涡旋光束.研究表明多环涡旋光束的各环携带不同的轨道角动量,空间分布保持相互独立.这种新型的多环涡旋光束相对于携带单一拓扑电荷数的涡旋光束,提供了更多的控制参数和更加多样化的结构分布,因此在光学镊子、光学捕获等微操控以及光通信领域具有潜在的应用潜力.