我们提出一个方案,在星型耦合腔QED网络中一步实现任意两个非直接耦合光腔中原子的两比特量子相位门操作。该操作是通过虚光子交换技术,使两个非直接耦合光腔中的原子与星型网络中心光腔中的辅助原子形成有效的非对称海森堡XY模型。通过数值模拟验证了方案的可行性。在系统的整个演化过程中腔模始终处于真空态,并且原子不被激发,原子的自发辐射与腔的衰减得到有效抑制,通过数值求解主方程可以证明操作对耗散不敏感。

基于传统的夏克-哈特曼波前传感技术, 针对实验室现阶段所拥有的合成孔径望远镜系统设计了一套共焦检测系统, 用于对合成孔径系统的拼接主镜进行倾斜量误差检测。由于受实验平台振动和实验环境气流扰动等因素的影响, 导致检测系统的夏克-哈特曼光斑质心阵列做无规则的抖动, 检测系统难以实现高精度共焦。针对该问题提出采用连续帧频数据采样叠加滤波处理的方法来克服实验环境因素的影响; 将采集的连续帧频数据逐帧处理, 相互叠加, 分析光斑质心分布规律, 通过构建光斑分布图样最小外接矩形获取光斑质心位置, 从而有效的提高了共焦检测系统的准确度。实验表明中心镜沿x与y方向的倾斜量误差数据的标准差分别从0.029 7与0.009 2降到了6.0×10-5与5.1614×10-4。最终光斑质心数据的稳定性得到了不止一个量级的提升, 良好的克服了因实验环境因素导致检测系统精度损失的问题, 同时也验证了共焦检测系统方案的可行性。

基于圆孔衍射理论,设计了一套拼接式反射镜的共相误差光学检测系统,并采用双波长窄带共相算法实现对合成孔径拼接镜的共相检测。方案中设计了圆孔掩模板、相位板和微棱镜阵列,通过数值仿真得到子镜间存在一系列台阶差时的圆孔衍射模板图样,再将待测图样与模板图样进行相关匹配,获得当前子镜间存在的台阶差。在将检测方案应用于拼接镜检测之前,通过相位板在光路中引入已知量相位差进行模拟实验,对衍射图样进行采样和匹配;实验结果验证了方案的可行性,可实现对合成孔径拼接面进行较高精度的共相检测。

表面增强拉曼光谱是一种表面灵敏度极高的“指纹”光谱技术, 检测限可达单分子级别。 它可以实现痕量物质的特异性识别及快速、 无损检测, 广泛应用于生命科学、 电化学、 环境安全等领域以及人们的日常生活中。 通过种子生长法成功地实现了形貌均匀、 尺寸可调的球形金纳米粒子的制备, 并以此作为增强基底进一步探索其粒径对尿酸拉曼谱峰强度的影响。 结果表明, 金纳米粒子的尺寸显著影响其拉曼增强能力。 在研究范围内, 随着金纳米粒子尺寸的增加, 其拉曼增强能力逐渐增加。 在激光波长为638 nm时, 150 nm的金纳米粒子具有最优的拉曼增强能力。 这使得它们可适用于尿酸溶液的快速高灵敏度分析, 检测限可达001 mmol·L-1。 进一步的研究还表明, 该方法可用于痕量尿酸的定量检测。 在001～05 mmol·L-1范围内, 尿酸的浓度与其特征拉曼峰640 cm-1处的峰强度之间呈线性关系, 线性相关系数达098。 将该方法用于真实样品（正常人体尿液）的快速检测, 发现该方法不受尿液中其他成分的干扰, 可以实现人体尿液中尿酸含量的快速测定。 研究结果表明, 以金纳米粒子作为基底的表面增强拉曼光谱方法可方便、 快速地对尿液中尿酸的含量进行分析, 极大地拓展了表面增强拉曼光谱在临床上的应用与研究。

作为人体体液之一的尿液中含有多种人体新陈代谢的产物以及体内排出的毒素, 如果能够对这些组分进行定性分析, 就能够在一定程度上有效反映人体器官的健康状况, 这是临床医学中重要的研究途径。 该实验分别以785和1 030 nm激光作为源激发, 以具有电磁场增强的金纳米粒子作为基底, 利用表面增强拉曼散射光谱(SERS)对临床实验研究中所用的人体新鲜尿液的成份进行快速、 无损分析。 通过控制金纳米溶胶与尿液原液的混合比例从而来制备一系列具有不同配比的实验样品, 并且通过实验我们获得其相应的SERS光谱。 由实验结果分析可知, 我们能够有效地得到尿液中尿酸、 次黄嘌呤等多种成份的SERS光谱。 与此同时, 我们还研究了在不同波长激光条件下的尿液的SERS光谱。 相较于1 030 nm的激光, 785 nm的激光得到的SERS光谱具有较高的分辨率以及较低的背景值。 与此同时, 利用具有1 030 nm激光的便携式拉曼仪对实验样品进行快速、 无损分析, 有望为临床医学现场、 快速分析诊断提供帮助和支持。 而且相信, SERS能够在人类健康甚至生物组织的检测等方面提供更加详细的信息。