为了探究不同对撞中心下与紧聚焦圆偏振高斯激光对撞的单个运动电子的3维轨迹和空间辐射特性, 基于激光与电子相互作用及非线性汤姆逊散射的理论框架, 建立模型进行了数值模拟, 并对数值结果进行了可视化分析。结果表明, 电子运动轨迹振幅在λ0处达到0.151752λ0(λ0=1μm)的峰值, 而在-λ0处达到0.151662λ0的谷值, 呈现非对称性; 电子的最大辐射角和辐射强度随对撞中心位置具有周期性变化的规律; 辐射脉冲产生的全时段中, 脉冲出现最大峰值的主峰和峰值略低的次峰现象。该研究结果为新一代X射线发生器的建设提供了理论基础。

为了获得紧聚焦脉冲激光作用下电子的辐射特性, 采用非线性Thomson散射理论和线偏振紧聚焦激光脉冲与单电子的相互作用模型, 利用MATLAB完成数值模拟, 获得了电子的运动特性、不同观测角度下的功率与能量分布, 以及最大辐射方向上的功率与能量。结果表明, 与平面波激光脉冲作用下的非线性Thomson散射现象相似而又不同, 在紧聚焦激光脉冲下的辐射特性中, 辐射功率脉冲双峰的脉宽分别为0.008fs和0.121fs, 其对称性在时间上不再成立; 辐射能量在低辐射频率0~50ω0内呈现出剧烈振荡的变化特点。该结果对强激光场中电子辐射特性的研究是有帮助的。

在相位光栅位置测量系统中,加工、后处理等工艺会导致光栅结构发生非对称性变形,增加了位置测量误差。因此,建立了非对称性光栅的衍射场理论模型,分析了光栅非对称性对位置测量精度的影响,并根据不同衍射级次对非对称性敏感度的差异提出了一种多衍射级次权重优化方法,以修正光栅非对称性变形引入的测量误差。实验结果表明,当光栅中心槽深为入射波长的1/4时,顶部倾斜非对称性和底部倾斜非对称性对测量精度的影响可以忽略;当占空比为0.5时,侧壁非对称性对测量精度的影响可以忽略。非对称性引入的位置误差,经多衍射级次权重优化法修正后可控制在0.05 nm以内。

在量子热力学的研究中,量子相干扮演着重要的角色。基于本课题组的研究结果,分别从热力学操作与增强热力学操作间的相干鸿沟猜想及关联催化相干放大猜想两个角度,讨论了能级之间的量子相干在热力学中的奇特行为。首先,通过研究单模热力学操作,进一步发掘了相干转化在划分量子热力学操作中的作用。其次,通过研究关联催化协变操作,发现关联催化在含有相干的量子热力学中存在尚未发掘的作用。研究结果对进一步完善量子热力学第二定律具有重要意义。

采用Nd∶YAG激光器开展X65管线钢激光深熔焊接实验,通过光学显微镜、扫描电镜、硬度仪,观察焊缝形貌,表征焊缝区域的微观组织,测量焊缝区域的硬度变化。结果表明:由于焊接偏转角度的变化影响了激光在空间中的能量分配,焊缝深度从8 mm下降至4 mm,且沿焊接厚度方向,焊缝形貌沿激光偏转角度发生了偏转;由于焊接裂纹与温度、温度梯度等相关,通过降低焊接速度,在焊缝收尾处观察到了裂纹;随着焊接速度的增加,焊接热影响区的宽度变窄,焊缝区最大硬度由472.1 HV增大到565.5 HV;熔凝区硬度分布的非对称性随着焊接速度的增大而增强。

基于表面等离子共振效应, 提出了三种不同非对称因素引入的金镀膜偏振相关滤波光子晶体光纤, 利用全矢量有限元法研究了光子晶体光纤偏振相关滤波传输特性.当非对称纤芯模单独作用时, 波长1.55 μm处x与y偏振方向纤芯模损耗分别为5.58 dB/cm和461.58 dB/cm, 两偏振方向损耗比为83; 当非对称金属表面等离子模单独作用, 且镀膜厚度为55 nm时, 其谐振波长1.31 μm处x与y偏振方向纤芯模损耗分别为2.02 dB/cm和412.91 dB/cm, 两偏振方向损耗比高达204, 镀膜厚度19.5 nm时其谐振波长1.55 μm处x与y偏振方向纤芯模损耗分别为5.29 dB/cm和536.25 dB/cm, 两偏振方向损耗比为101; 当纤芯模和表面等离子模同时引入非对称因素时, 通信波长1.55 μm处y偏振纤芯模谐振强度高达802.08 dB/cm, 而x偏振纤芯模损耗仅为5.57 dB/cm, 两偏振方向损耗比为144.数值比较可知, 在金属表面等离子模中或两种模式同时引入非对称因素, 可获得两偏振方向偏振损耗比更高的强偏振相关滤波传输特性的光子晶体光纤, 该研究对光子晶体光纤偏振相关滤波器及相关偏振器件的设计与应用具有一定参考意义.

为了研究手性超材料非对称传输特性,设计了一种基于连通“F形”金属结构的手性超材料,利用COMSOL软件进行了数值模拟。数值模拟结果表明：当谐振频率分别为0.77 μm和0.61 μm时,非对称传输系数能够达到0.045和0.01。对其结构参数进行了优化,得到了良好的非对称性传输。该结构具有成本低、结构简单，且容易制备等优点,其对于偏振转换器、电磁开关等功能器件具有应用价值。

EPR(Einstein-Podolsky-Rosen)导引展现出一种不同于量子纠缠态与Bell非局域性的量子非局域性,其中单向EPR导引在量子秘密共享中尤为重要。提出了一种通过在EPR纠缠态的一方增加噪声来改变EPR导引特性的方案,在引入噪声之后,分析了导引参数与可变分束器的反射率之间的关系,并研究了EPR导引的方向由双向到单向的改变过程。该研究对非对称的量子非局域性操控以及量子信息传递过程中的量子控制具有重要意义。

针对下一代光传输网络的演进和升级，文章探讨了存在的问题和挑战，并提出了一些应对策略和思路，包括: 建议采用光收发器分离来应对日益增长的网络业务流量的非对称性; 采用频域子波段虚级联技术支持新老两代光传输技术的共存，实现密集波分复用(DWDM)光网络向灵活频谱光网络的平滑演进; 探讨无色、无向、无阻塞、无栅格可重构光分插复用器(ROADM)在光网络中的使用和替换策略，以及新老ROADM节点间的互联互通问题; 探讨光网络中新型大有效面积、超低损耗光纤的替换问题和策略等。

光纤布拉格光栅(FBG)传感系统因其检测精度高、 重复性好和适应性强等优点而被广泛应用于不同领域。 由于FBG传感器为波长调制型传感器, 因此对于外界参量的检测即为FBG中心波长的检测, 而FBG中心波长值对应于FBG反射光谱的峰值。 因此, 系统解调的核心即为FBG反射光谱的峰值检测, 而高精度的寻峰算法是系统解调的关键技术。 现有的寻峰算法对FBG反射谱进行峰值检测时, 都是以FBG反射谱为标准高斯型为前提的。 但由于实际制作工艺及环境的影响, FBG反射光谱并不是标准高斯型光谱, 而是非对称的高斯型光谱, 其非对称特性往往会对寻峰精度有一定的影响。 针对现有算法这一缺陷, 提出了一种指数修正高斯(EMG)拟合寻峰算法。 利用三次判定定位实现粗定位, 同时剔除假峰和无效峰值； 在此基础上以粗定位点为中心进行光谱重构, 再利用积分判定峰值偏向； 然后根据不同的峰值偏向以给定的指数修正函数进行相应的峰值修正。 实验仿真结果表明： 定温条件下或变温条件下, 与直接寻峰算法、 高斯拟合算法和文献中的算法相比, EMG算法的峰值检测误差最小, 寻峰精度提高。 考虑了FBG反射光谱非对称特性对寻峰的影响, 从光谱自身特性的角度, 既克服了传统寻峰算法的局限性, 又保证了高精度的寻峰效果。