引力波的直接探测打开了宇宙观测的新窗口, 开启了引力波天文学的新时代。当前世界上运行的第二代地基引力波探测装置分别包括位于美国汉福德和利文斯顿的两台LIGO、位于意大利的Virgo和日本的KAGRA。然而, 第二代引力波探测器的应变灵敏度较低, 无法探测宇宙中绝大部分天文事件, 因此亟需建设第三代地基引力波探测装置。基于山西大学的低噪声激光光源和山西省的废弃矿井资源, 山西省政府已经立项, 支持建造第三代地基引力波探测装置“谛听计划”。本文通过计算迈克尔逊干涉仪、法布里- 珀罗- 迈克尔逊干涉仪、功率循环的法布里- 珀罗- 迈克尔逊干涉仪对引力波信号的频率响应, 并与美国激光干涉引力波天文台的LIGO探测器进行对比, 分别确定了“谛听计划”法布里- 珀罗腔和功率循环镜的反射系数。

采用放电等离子快速加热，通过外径限制环压缩法进行烧结-锻造，获得了晶粒向心取向的织构化SiAlON陶瓷，并对其显微结构、织构化程度和力学性能各向异性特点进行了分析。结果表明，SiAlON陶瓷棒状晶粒c轴(长轴)高度平行于圆柱样品的直径方向，形成辐射状取向。在垂直加压方向和平行径向的截面，SiAlON陶瓷晶粒的c轴与径向夹角的平均值分布为19.2°和9.9°，向心取向织构化程度为0.79。在垂直加压方向截面的硬度比垂直径向截面的硬度高12%左右，达到17.85 GPa；抗弯强度在断裂面垂直径向时比断裂方向平行径向高57%左右，为1 341 MPa；断裂韧性在裂纹扩展垂直径向时比平行径向的高74%左右，为6.27 MPa·m1/2。

在理论分析的基础上，利用光电二极管的固有结电容和可变电感构成共振电路实现光电探测。通过精简电路并对电路板进行精密布板设计，降低由原内部混频电路带来的杂散寄生电容的影响；利用选定低噪声芯片、低转换损耗混频器及滤波器隔离噪声，构建高信噪比的集成化共振型光电探测器（RPD），并实现了对特定调制信号的高效探测。实验结果表明：在相同条件下，RPD增益在共振频率下比商用宽带探测器（BPD）高大约30 dB。利用RPD获得的锁腔误差信号的峰峰值是BPD的16倍，其误差信号的信噪比比现有BPD高18 dB左右。可见，此RPD能够为高性能压缩态光场制备提供器件支持。

随着激光技术及量子通信技术的不断发展,声光调制器已经成为多个领域的重要器件。衍射效率和任意偏振光偏振保持能力成为声光调制器的重要指标。通过对声光调制器的衍射效率进行理论分析和实验研究,提出了提升声光衍射效率的理论方法,并设计了一种任意偏振光可偏振保持的正反馈声光调制器系统。经实验验证,该声光调制系统能显著提高声光调制器的衍射效率,且在量子通信领域中可保证任意偏振光的保偏传输。研究结果为光纤耦合声光调制器以及基于声光调制器的量子器件的研究提供了参考。

基于1/4波片相位延迟功能,结合起偏器与法拉第旋光器,提出了一种集起偏与相位偏置功能于一体的用于Sagnac环路中的非互易相位调制器设计方案。所提结构从根本上消除了延迟线圈对系统灵敏度的影响,降低了系统复杂度,减小了体积。实验测得该相位调制器的相对插入损耗为3.6 dB,相位偏置角度为89.9605°,实验结果能够很好地与理论分析结果吻合。提出了变比误差自补偿技术,分析得到:当温度在-40~40 ℃范围内变化时,不同制作工艺下系统的最低变比误差不超过±0.02%。

堆芯燃料管理是反应堆设计中极为重要而且复杂的工作，直接影响着堆芯的经济性。目前国内外对于压水堆等传统热堆已有了较为丰富和成熟的燃料管理计算方法，但对于快堆，由于其中子能谱硬，与传统热堆相比有着不同的控制方式和功率分布，快堆的堆芯燃料管理缺乏系统研究。针对中国科学技术大学自主研发的强迫循环冷却的铅基快堆M2LFR-1000，应用SRAC/COREBN软件包进行堆芯燃耗计算，根据燃耗深度提取核素核子密度，计算伪平衡循环参数进行燃料管理预估，然后进行首循环装料、过渡循环和平衡循环燃料管理方案设计。结果表明：对M2LFR-1000堆芯外区燃料换料组件Pu的富集度进行优化，可以延长换料周期到540 d，提高平均卸料燃耗深度；伪平衡循环结果与平衡循环基本一致，伪平衡循环可以用于燃料管理预估。

应用溶液缩聚法，分别合成了 4种不同结构(主链未含杂环和含有杂环)的长链共轭聚席夫碱；产物通过元素分析仪、核磁共振仪、紫外-可见光谱仪和红外光谱仪进行结构表征；分别测量了聚席夫碱的室温电导率和 8～14 μm红外发射率。结果表明芳香杂环改性的长链共轭聚席夫碱具有较高的室温电导率和较低的红外发射率。

为了优化原有红外低发射率涂层的性能，向红外低发射率涂层中加入醋酸丁酸纤维素(CAB)，并对涂层进行红外发射率(8～14 μm)、扫描电子显微镜(SEM)、力学性能及耐盐水性能测试。结果表明：加入醋酸丁酸纤维素可以促使涂层中铝粉定向排列并形成 “镜面”结构，同时减少了涂层的表面缺陷，从而保证涂层发射率基本不变的情况下降低原有涂层的铝粉含量(由 40%降低到 30%)，且优化后的涂层力学性能及耐盐水性能都优于原有涂层。

反应堆堆芯的燃耗计算关系到堆芯的燃料管理,并直接影响堆芯的经济性评估,因此如何快速且准确地对堆芯进行燃耗计算一直是反应堆物理设计的研究重点之一。随着反应堆的发展,其几何结构和物理特性日渐复杂,现有的一维、二维耦合燃耗程序因其在几何处理上的限制,难以满足先进反应堆精细设计分析的要求。为对复杂反应堆堆芯的燃耗情况进行计算,结合粒子输运程序MCNP 处理复杂几何和燃耗程序FISPACT处理核素全面的特点,开发了接口程序耦合MCNP 和FISPACT来进行燃耗计算,并对耦合程序进行了计算验证。采用了IAEA 基准校核例题和CFETR中国聚变工程实验堆例题进行程序验证,经计算得出的有效倍增因子随燃耗的变化曲线和TBR等数据与标准例题的结果符合良好,其误差在可接受范围内。

选择不同粘度的料浆制得涂层, 探究粘度对于涂层各性能的影响。对制得的涂层进行表面观察, 采用发射率仪、色差仪及光泽度仪分别对其发射率、明度及光泽度进行测试, 并采用 SEM对涂层表面形貌进行分析, 最后测试涂层的力学及耐盐雾性能。结果表明: 当料浆粘度在 15～20 s时, 涂层表面状况较好, 铝粉可以被炭黑粒子均匀地覆盖, 涂层明度约为 53, 光泽度低至 6.5, 改变颜色的同时仍满足低发射率的要求, 约为 0.14, 且涂层具有优异的力学性能及耐盐雾性能。