本文在具有0.2°至1.0°斜切角的c面蓝宝石衬底上通过金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)生长了台阶聚束表面形貌AlN外延层, 并系统研究了高温退火过程中其表面形貌演化规律, 且基于第一性原理计算揭示了表面形貌演化背后的物理机制。研究发现, 随退火温度逐步升高, AlN外延层台阶边缘首先出现具有六方结构特征的热刻蚀凹坑, 随后在台面上形成边缘规则的多边形凹坑, 其主要原因是AlN表面台阶边缘处Al-N原子对脱附能量(10.72 eV)小于台面处Al-N原子对脱附能量(12.12 eV)。此外, 由于台阶宽度随斜切角增大而变窄, 台面处凹坑在扩张过程中易与台阶边缘处凹坑发生合并形成V形边缘, 斜切角越大台面上凹坑数量越少。本文阐明了不同斜切角蓝宝石衬底上生长的AlN在高温热退火过程中台阶聚束形貌演变机制, 为面内组分调制的AlGaN基高效深紫外LED提供基础。

超分辨荧光显微成像技术可以突破光学衍射极限，为研究亚细胞结构乃至蛋白质等生物大分子的内部动力学过程提供了极其重要的研究工具，因此自发明以来就被生物及医学领域的科研工作者所关注和应用，特别是近年来生命科学和生物技术的突飞猛进，使超分辨荧光显微成像技术得到了前所未有的发展。本文主要阐述四种较新超分辨荧光显微技术的研究进展，即最低光子数超分辨荧光显微成像，波动超分辨荧光显微成像，基于荧光发色团反聚束效应的超分辨显微成像，以及基于深度学习的超分辨显微成像方法。分别从这些超分辨荧光显微技术的基本原理，实验实现方法及相关要求，成像性能及其与相关技术的对比，以及与其他超分辨技术的结合等角度，对近期的研究进展和应用情况进行简要说明，以期给该领域的研究人员提供一些参考。

研究了相干驱动原子与单模腔强耦合时的光子关联特性，以及非对称耦合时集体效应对平均光子数和光子关联性质的影响。分析发现：在弱驱动情况下，驱动原子可以实现单光子阻塞现象，腔内溢出光子遵从亚泊松统计分布，呈现反聚束状态。同时，两原子之间的距离影响缀饰能级，当两原子的耦合相位差大于90°时，非对称耦合导致在中心频率处出现很强的光子激发。由于共振效应，腔内光子呈现出很强的聚束性。随着驱动场强度的增加，两侧边峰处的光子数逐渐增加，双光子激发占主导，从而可以实现双光子阻塞现象，即光子成对出现。本系统为研究集体效应导致的量子光学现象提供良好平台。

运用全量子理论,探讨了 Pólya态光场在与Λ型三能级原子相互作用时,原子初态及某些光场参数对粒子布居数反转、光子反聚束效应以及光场压缩特性的影响。结果表明: 原子处于不同初态时,光场概率参数、最大光子数及光场分布参数对系统光场粒子布居数反转的回复-崩塌现象有着显著的影响;初态为激发态或相干叠加态时,在光场概率参数、原子相对失谐量、最大光子数和光场分布参数的影响下,系统光场均可在一定条件下表现为完全的聚束效应或者完全的反聚束效应,但初态不同影响规律也各不相同;如果初态处于激发态,且原子相对失谐量、光场概率参数和最大光子数同时较小,则系统光场的X1分量可以间歇性的出现短时间的压缩。

通过高阶压缩效应,高阶反聚束效应和二阶亚泊松分布等统计性质,研究了压缩真空态的高阶非经典性质。采用数值计算方法,讨论了压缩参数对态的高阶非经典性质的影响。研究结果表明: 压缩真空态呈现出高阶压缩效应和四阶反聚束效应,并且这些非经典性质均随压缩参数增大而增强。但它未呈现出一至三阶反聚束效应,也没有展示出一阶亚泊松分布和二阶亚泊松分布等特性。

开展了40 kW预群聚注入锁相回旋管的理论与模拟设计。基于全电磁仿真方法完成了预群聚腔的设计，并采用给定场理论对电子束经过预调制腔后的群聚状态进行了计算。采用自洽理论获得了回旋管的自由振荡工作参数，并计算了振荡频率随各种参数变化的规律，由此提出了锁相带宽的要求。采用PIC粒子模拟进行了锁相状态的模拟，得到7 mm漂移距离下锁定增益可达30.5 dB，相应的锁相带宽为20 MHz。如果进一步增长漂移距离或者进一步增大输入功率，锁相带宽还会增大。理论计算和粒子模拟结果表明40 kW级回旋管注入锁相具有良好的可行性。

Research activities in Japan relevant to particle beam inertial fusion are briefly reviewed. These activities can be ascended to the 1980s.During the past three decades, significant progress in particle beam fusion, pulsed power systems, accelerator schemes for intense beams, targetphysics, and high-energy-density physics research has been made by a number of research groups at universities and accelerator facilities inJapan. High-flux ions have been extracted from laser ablation plasmas. Controllability of the ion velocity distribution in the plasma by an axialmagnetic and/or electric field has realized a stable high-flux low-emittance beam injector. Beam dynamics have been studied both theoreticallyand experimentally. The efforts have been concentrated on the beam behavior during the final compression stage of intense beam accelerators. Anovel accelerator scheme based on a repetitive induction modulator has been proposed as a cost-effective particle-beam driver scheme. Beamplasmainteraction and pulse-powered plasma experiments have been investigated as relevant studies of particle beam inertial fusion. Anirradiation method to mitigate the instability in imploding target has been proposed using oscillating heavy-ion beams. The new irradiationmethod has reopened the exploration of direct drive scheme of particle beam fusion.