强聚焦混合偏振矢量光束在瑞利粒子上产生的辐射力

理论研究了强聚焦混合偏振矢量光束作用在瑞利粒子的辐射力,推导出混合偏振矢量光束深聚焦在焦平面处产生辐射力的计算表达式,数值模拟了焦平面附近轴向光束强度分布及数值孔径与径向系数对辐射力分布的影响.结果表明,强聚焦混合偏振矢量光束深聚焦后在焦平面附近产生的辐射力在一定情况下能够实现对瑞利粒子的三维捕获,并且受数值孔径和径向系数的影响,其中径向系数影响较为明显.大量数据整合结果表明当径向系数大于3时,才能实现与光阑数值孔径相匹配,完成对焦平面附近瑞利粒子的三维捕获.     

Anomalous Hall effect of heavy holes in III-V semiconductor quantum wells

The anomalous Hall effect of heavy holes in semiconductor quantum wells is studied in the intrinsic transport regime, where the Berry curvature governs the Hall current properties. Based on the first--order perturbation of wave function the expression of the Hall conductivity the same as that from the semiclassical equation of motion of the Bloch particles is derived. The dependence of Hall conductivity on the system parameters is shown. The amplitude of Hall conductivity is found to be balanced by a competition between the Zeeman splitting and the spin--orbit splitting.     

光锥导光装置耦合效率分析与测试

介绍了光锥导光装置的优势,分析了影响光锥导光装置耦合效率的主要因素,得出了影响光锥导光装置耦合效率的理论模型误差曲线。以光锥端面反射损耗及光纤辐射损耗为主要误差源,测试了光锥导光装置的耦合效率及误差对耦合效率的影响;采用分光比标定的方法测量导光装置的耦合效率,消除了由于激光器输出能量变化给试验中脉冲能量测量环节带来的影响;根据试验测量数据,拟合出误差对耦合效率的影响曲线,通过与理论误差曲线进行对比,验证了理论模型的正确性,同时测得该耦合装置的耦合效率为70．26％。在激光束的入射角度误差〈5°,且在光纤耐受弯折允许范围内甩动光纤的情况下,总误差对耦合效率的影响〈10％,满足实际工程误差的允许范围。该耦合装置已经应用到实际工程中。     

百瓦级高亮度光纤耦合半导体激光模块的研制

用3只976 nm半导体激光短列阵作为子模块,研制出连续工作的百瓦级高亮度光纤耦合模块。首先,利用光束转换器将每个半导体激光短列阵进行光束整形;然后采用空间复用技术将3个半导体激光短列阵在光参数积小的方向上叠加,并利用倒置伽利略望远镜作为扩束器进一步压缩发散角;最后利用优化结构的透镜组将激光聚焦到芯径200 μm,数值孔径为0.22的光纤中。测量结果显示:聚焦后激光的发散角为24.8°,焦平面的光斑尺寸为175.2 μm;耦合后测量光纤出光功率可达107 W,对应亮度为2.23 MW/(cm²·sr),达到了国内利用列阵进行光纤耦合的领先水平;在工作电流为52.5 A时,电光转换效率为43.1%,远高于全固态等激光器;最后测量本模块在不同驱动电流时的光谱,并以此计算出模块的热阻为1.29 K/W,说明它的散热性能良好。结果表明,本光纤耦合模块适合应用于泵浦光纤激光器、医疗和激光加工等领域。     

基于时空混沌系统的单向Hash函数构造

提出了一种基于时空混沌系统的Hash函数构造方法.以线性变换后的消息数作为一组初值来驱动单向耦合映像格子的时空混沌系统，产生时空混沌序列，取其空间最后一组混沌序列的适当项，线性映射为Hash值要求的128bit值.研究结果表明，这种基于时空混沌系统的Hash函数具有很好的单向性、弱碰撞性、初值敏感性，较基于低维混沌映射的Hash函数具有更强的保密性能，且实现简单. 关键词： 时空混沌 Hash函数 单向耦合映像格子     

晶体硅太阳电池表面纳米线阵列减反射特性研究

为增强晶体硅太阳电池的光利用率, 提高光电转换效率, 研究了硅纳米线阵列的光学散射性质. 运用严格耦合波理论对硅纳米线阵列在310—1127 nm波段的反射率进行了模拟计算, 用田口方法对硅纳米线阵列的表面传输效率进行了优化. 结果表明, 当硅纳米线阵列的周期为50 nm, 占空比为0.6, 高度约1000 nm时减反射效果最佳; 该结构在上述波段的平均反射率约为2%, 且在较大入射角度范围保持不变. 采用金属催化化学腐蚀法, 于室温、室压条件下在单晶硅表面制备周期为60 nm,占空比为0.53, 高度为500 nm的硅纳米线阵列结构, 其反射率的实验测试结果与计算模拟值相符, 在上述波段的平均反射率为4%—5%, 相对于单晶硅35%左右的反射率, 减反射效果明显. 这种减反射微结构能够在降低太阳电池成本的同时有效减小单晶硅表面的光反射损失, 提高光电转换效率.     

Derivation of baroclinic Ertel–Rossby invariant-based thermally-coupled vorticity equation in moist flow

For the potential vorticity （PV） invariant, there is a PV-based complete-form vorticity equation, which we use heuris- tically in the present paper to answer the following question： for the Ertel-Rossby invariant （ERI）, is there a corresponding vorticity tendency equation？ Such an ERI-based thermally-coupled vorticity equation is derived and discussed in detail in this study. From the obtained new vorticity equation, the vertical vorticity change is constrained by the vertical velocity term, the term associated with the slope of the generalized momentum surface, the term related to the horizontal vorticity change, and the baroclinic or solenoid term. It explicitly includes both the dynamical and thermodynamic factors＇ influence on the vorticity change. For the ERI itself, besides the traditional PV term, the ERI also includes the moisture factor, which is excluded in dry ERI, and the term related to the gradients of pressure, kinetic energy, and potential energy that reflects the fast-manifold property. Therefore, it is more complete to describe the fast motions off the slow manifold for severe weather than the PV term. These advantages are naturally handed on and inherited by the ERI-based thermally-coupled vorticity equation. Then the ERI-based thermally-coupled vorticity equation is further transformed and compared with the traditional vorticity equation. The main difference between the two equations is the term which describes the contribution of the solenoid term to the vertical vorticity development. In a barotropic flow, the solenoid term disappears, then the ERI-based thermally-coupled vorticity equation can regress to the traditional vorticity equation.     

非线性耗散对亚稳态系统量子衰变速率的影响

发展了一种快速傅里叶变换路径积分方法，研究非线性耗散系统的量子衰变速率，得到了Bounce轨道的作用量S_B，即衰变速率的指数因子.在系统与环境存在非线性耦合f(x)=tanh［λ(x-x_b)］的情形下，发现其对衰变速率具有抑制作用.指数因子随温度T的关系不再满足S_B=a［1-b(T/T_c)²］法则；与通常的线性耗散情形相比，跨越温度T_c回升，即系统更早地进入穿透区域. 关键词： 量子衰变 非线性耦合 路径积分 快速傅里叶变换     

简讯

为了交流全国青年科技工作者在激光、微波和惯性约束聚变技术领域内近两年来的学术成果,增进友谊、提高学术水平,在国家高技术863-802,803,804,806,807专家组和中国物理学会的共同主办下,在中科院福建物构所、中国光学学会激光专业委员会、中国电子学会量子电子学和光电子学分会的协助下,“第八届全国激光科学技术青年学术交流会”于2005年11月14日～19日在福州召开。本次会议共收到论文130余篇,特邀报告6篇;与会优秀论文评审专家有30余人、青年代表120余人,《强激光与粒子束》编辑部派代表参加了此次会议。     

双硬度靶对球形弹丸的防护性能

以钢/铝双硬度爆炸焊接复合靶为研究对象,采用系列弹道实验和数值模拟方法,研究了其在球形弹丸垂直侵彻作用下的抗侵彻性能。侵彻实验利用直径为14.5mm的滑膛枪发射直径为6mm的钢质球形弹丸;采用LS-DYNA3D非线性有限元程序和有限元-光滑粒子流体动力学(FE-SPH)耦合法,进行数值模拟。基于实验和数值模拟结果,分析了不同靶板的毁伤机理和破坏模式,以及靶板厚度、强度等因素对复合靶抗侵彻性能的影响。结果表明:在球形弹丸的垂直侵彻作用下,钢面板发生剪切冲塞破坏,铝背板发生延性扩孔破坏;对于双层靶而言,钢面板与铝背板的厚度比约为2/3时,复合靶的抗侵彻性能最差;数值计算结果与实验结果吻合良好,表明FE-SPH耦合算法可较好地预测双层复合靶板的抗侵彻性能。