将激光器的输出频率锁定于合适的参考频率上,可以有效地提高激光器的频率稳定度, 抑制激光器的频率起伏, 实现激光稳频。本文中, 我们在室温铯原子气室中研究了基于6S1/2-6P3/2-70S1/2阶梯型三能级系统的双色偏振光谱(TCPS), 并利用该TCPS实现了无调制激光稳频。实验中, 852 nm线偏振光作为探测光, 激光频率共振于6S1/2(F=4)→6rmP3/2(F'=5)跃迁线, 509 nm圆偏振光作为耦合光, 激光频率在6P3/2(F'=5)→70S1/2跃迁线附近扫描。圆偏振耦合光泵浦原子布居于不同Zeeman态, 实现介质各向异性。通过偏振光场对各向异性的原子介质的探测获得了里德堡态的TCPS。利用该里德堡态TCPS, 我们实现509nm激光对应于铯原子6P3/2 (F'=5)→70S1/2跃迁线的频率锁定。该TCPS提供了一种无调制的技术, 可用于多种里德堡态匹配的激光系统锁频, 对基于里德堡态精密测量有重要意义。

本文理论分析和实验测量研究了微波相位噪声对里德堡原子天线微波混频信号的影响。通过研究微波混频信号的相位噪声项,建立在信号场中加入相位噪声后微波混频信号强度变化的理论模拟图。实验基于室温铯原子气室中里德堡原子电磁感应透明光谱,实现里德堡原子|64S1/2?→|64P1/2?态的电偶极跃迁,得到频率13.806 057 GHz与13.806 000 GHz的微波场混频信号。同时,对混频信号强度的参数依赖关系进行研究。经实验发现,基于里德堡原子天线微波混频信号强度与参考场的功率有关,优化功率参数条件下,参考场可以实现约20dB的混频信号增强;当参考场调控里德堡原子达到微波混频效率最大时,在信号场中加入相位噪声,会导致混频信号强度的显著降低。

人肺炎支原体(MP)是一种细菌性病原体, 是全球公认的导致原发性非典型肺炎的主要病因。MP是一类能够在无生命培养基上生长繁殖的细菌个体和基因组都最小的病原体。它能引起人上呼吸道和下呼吸道症状, 并伴随着各种各样的肺外感染及严重并发症, 一旦发生耐药菌株或多重耐药菌株的感染, 将更加剧这一因素的危险性。从病原生物学的方向对肺炎支原体的致病机制、诊断治疗现状和疫苗研究进展进行论述, 为MP的预防控制和治疗提供基础支撑。

激发态粒子是化学反应过程的天然示踪剂, 当前激发态粒子研究主要都是在一维简单火焰下进行。 为了考察复杂情况下激发态分布对化学反应热的定量表征规律, 进行了甲烷/空气同轴射流扩散火焰的试验, 开展了甲烷/空气详细燃烧机理与激发态燃烧机理的同轴射流预混火焰和扩散火焰的数值模拟, 分析了OH*和CH*的分布特性, 研究了激发态对反应热的表征关系。 结果表明: 通过试验ICCD相机和相应滤光片获取的OH*和CH*的化学发光图像和数值模拟中OH*和CH*摩尔分数分布的模拟结果吻合, OH*分布主要分为三个燃烧区域, CH*分布主要为两个燃烧区域。 扩散火焰中OH*和CH*分布呈现单峰, 反应热呈现双峰现象, 反应热与激发态变化趋势相似, 达到第一峰值后激发态逐渐减小为零, 而反应热达到第一峰值后先降低再缓慢上升到第二峰值, 最后减小至零。 扩散火焰中沿轴向方向, 当C2H+O=CH*+CO(R12)反应速率达到峰值时, 反应热达到第一波峰; H+O+M=OH*+M(R2)反应速率达到峰值时, 反应热达到第二波峰。 预混火焰中随着局部当量比的增加, OH*和CH*的摩尔分数明显增大, 分布区域更广; 反应热和激发态粒子OH*和CH*的分布趋势一样, 在激发态粒子OH*和CH*质量分数增大时, 反应热也增大, 当激发态粒子OH*和CH*的质量分数达到峰值的时候, 反应热也达到峰值; 沿轴向方向, OH*和CH*的四个生成反应速率的峰值都在同一位置, 反应热也达到最大值, CH+O2=OH*+CO(R1)和C2H+O=CH*+CO(R12)反应速率相比H+O+M=OH*+M(R2)和C2H+O2=CH*+CO2(R11)反应速率更快。

化学发光能够对火焰结构和燃烧过程进行良好的表征, 但利用化学发光对湍流火焰进行测量的研究相对较少。 为了更深入地研究和发展湍流燃烧理论, 设计了伴燃射流燃烧器, 通过ICCD相机和相应滤波片获取了OH*和CH*的化学发光图像, 对甲烷/空气层流和湍流预混火焰的化学发光特性进行了研究, 并利用分布高度、 峰值位置、 强反应区占比、 峰值等参数对不同速度和当量比时的OH*和CH*进行表征。 结果表明, 层流时OH*和CH*的分布明显不同, 而湍流的混合作用导致二者的分布范围趋向一致。 随着当量比增大, 不同速度下OH*和CH*的分布高度都呈单调递增趋势, 但湍流的增长趋势要相对平缓; 峰值位置的变化趋势与分布高度几乎一致, 间接表明OH*和CH*的主导生成反应不变。 强反应区占比在层流和湍流状态下的表现完全相反: 从贫燃到富燃, 层流中由大于0.1降低到0.05以下, 而湍流中则由0.05上升到0.1以上, 表明湍流对贫燃时的燃烧反应起抑制作用, 在富燃时反而起促进作用。 另外, OH*和CH*的峰值变化可以对火焰的流动状态进行判断, 且CH*尤为明显: 随当量比增加, 如果峰值先升后降, 则可以认为火焰为层流状态; 如果峰值单调递增, 则是湍流状态。 以速度和当量比为自变量, 以OH*和CH*的峰值比为因变量, 提出了不同速度条件下利用化学发光对当量比进行定量表征的统一关系式, 解决了不同速度时需要分别进行拟合的问题, 对后续的化学发光燃烧诊断研究具有重要意义。

利用软件仿真对光场传感器重建波前相位的能力进行了研究。研究采用FFT算法模拟波的传播和衍射效应,利用Zernike多项式模拟像差, 根据相应的光场映射及逆光场映射理论,进行波前重建。研究了前22项单阶像差的波前相位重建情况,选取其中初级像差和二级像差的 重建结果做了比较分析,并针对复合像差的波前重建做了多组仿真实验,比较了低阶复合像差和高阶复合像差的重建误差。结果表明: 无论是单阶像差还是复合像差,光场传感器都能够重建波前相位,并且对低阶像差的相位重建效果好于高阶像差。

工型金属结构单元构成的超材料具有异常的电磁性质。利用时域有限差分法对工型结构超材料进行模拟研究后发现：当结构对称时, 出现了3个模；当结构的对称性破缺和尺寸增加时, 分别出现了1个新模, 结构中存在5个特殊的反射模。建立理论模型, 结合近场分布分析了这5个反射模形成的物理原因, 认为：表面等离子体在工型结构单元内不同位置的共振耦合导致了这5个特殊的反射模；当结构的对称性破缺时, 出现新的共振模；当结构尺度增加时, 出现了高阶共振模。

采用光致荧光发射谱(PL)和时间分辨荧光发射谱(TRPL)研究了GaAs间隔层厚度对自组装生长的双层InAs/GaAs量子点分子光学性质的影响.首先，测量低温下改变激发强度的PL谱，底层量子点和顶层量子点的PL强度比值随激发强度发生变化，表明两层量子点之间的耦合作用和层间载流子的转移随着间隔层厚度变大而变弱.接着测量改变温度的PL谱，量子点荧光光谱峰值位置(Emax)、半峰全宽及积分强度随温度发生变化，表明GaAs间隔层厚度直接影响到量子点内载流子的动力学过程和量子点发光的热淬灭过程.最后，TRPL测量发现60 mL比40 mL间隔层厚度样品的载流子隧穿时间有明显延长.