量子反馈控制理论将反馈的思想引入量子系统的主动控制中,已开始在量子光学、原子物理和量子信息学等领域发挥越来越重要的作用.考虑到各种反馈策略的差异性,综述了量子反馈控制理论的研究进展,分析和阐述了马尔可夫量子反馈、贝叶斯量子反馈、含时延非马尔可夫量子反馈和相干量子反馈,并对四种量子反馈策略进行了简单比较.

超分辨近场结构(Super-RENS)是在传统的超分辨光盘技术和近场光学的基础上发展起来的新技术.介绍了超分辨近场结构的基本原理及其在纳米光刻方面的应用,拓展了超分辨近场结构的外延:在近场范围内,能实现超过衍射极限的纳米多层膜结构.局域表面等离子体效应在高密光存储、纳米光刻等纳米光子学研究领域具有重要的科学意义和应用价值.

在一台为化学氧碘激光器而研制的小型射流式单重态氧发生器上建立了一套氯气利用率测量系统;从实验和理论两方面详细研究了光源线宽、气流温度、水气含量、气流组分对紫外吸光光度法测量氯气利用率的影响;测量结果和误差分析表明,在良好设计的实验中,氯气利用率的相对测量误差约为2%,主要来源于光电倍增管(PMT)的噪音.最后,提出了减少测量误差和扩大氯气利用率测量量程的方法.我们的工作将有助于更加准确地和精确地测量化学氧碘激光系统中的单重态氧发生器的氯气利用率.

基于功率密度的二阶矩方法,对非傍轴截断双曲余弦高斯(ChG)光束的束宽、远场发散角和M²因子进行了研究.数值计算结果表明,非傍轴截断ChG光束的M2因子不仅与截断参数δ、偏心参数α有关,而且与初始束腰宽度和波长之比w0/λ有关.在δ足够小时,M2因子可小于1.当δ→
0时,远场发散角趋于渐近值63.435°.对于α=0(Ω0=0)和δ→∞的特例,我们的结果分别退化为非傍轴截断高斯光束和非傍轴无截断ChG光束的M2因子.

LD泵浦固体激光器出现使激光器得到飞速发展,但是其在大功率运行时所表现出的强烈的热透镜效应,严重影响了激光器的稳定性和输出光的模式、光束质量.介绍了几种热透镜焦距fT和光束质量M2因子的估算公式,分析了热透镜改善的几种腔型设计.

介绍了一种高性能、用于中小功率脉冲激光器的新型开关电源,它采用Cuk变换器作为主电路的拓扑.文章分析了主电路和控制电路的工作原理,给出了测试结果.与传统电路相比,电源具有结构简单,性能优异,使用元器件少,价格低廉等优点.

利用单模半导体激光器激发Rb原子到5P3/2态,将Rb空心阴极灯发射的6D5/2→5P3/2的629.8 nm线作为吸收线.测量5P3/2态原子密度,由测得的激发态原子密度结合荧光强度比,得到能量合并过程Rb(5P3/2)+Rb(5P3/2)→Rb(5D)+Rb(5S)的碰撞截面为(5.0士1.9)×10-14cm2.利用荧光法测量了Rb52P精细结构碰撞转移截面.直接荧光是由5P3/2态发射的,敏化荧光是由精细结构碰撞转移和碰撞能量合并产生的.由相对荧光强度得到了转移截面σ(5P3/2→5P1/2)=(3.0土0.9)×10-15cm2.碰撞能量合并速率系数比精细结构混合率大一个数量级,与其它实验结果进行了比较.

通过引入量子信道传输率、单光子捕获概率、检测因子和数据筛选因子,给出了自由空间量子密钥分配中量子密钥比特率的表达式.针对低轨卫星-地面站间激光链路,进行了量子密钥比特率的数值仿真研究.结果表明,在低轨卫星-地面站间进行量子密钥分配是可行的.

提出一种基于量子纠缠的联想记忆神经网络(QuEAM).对比传统的联想记忆网络,QuEAM的存储容量得到了指数级的增大.学习算法是根据纠缠量度的性质,采用Grover量子迭代算法的基本原理局域放大量子位(qubit)的概率振幅,相当于传统计算机的按位操作,讨论了这个学习算法下的量子基本原理.最后给出具体的例子说明了算法的有效性.

运用变分法研究了雪茄形的调谐势阱中两个玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)孤子间的交换和自陷特性,运用常规的线性稳定分析法讨论了非线性薛定谔方程同相和反相定态解的稳定性.结果指出,雪茄形势阱对BEC系统的演化、孤子间粒子数的迁移率有明显影响,改变了两个BEC孤子间的交换与自陷特性.

研究了准周期结构一维光子晶体的带隙特性和滤波特性,对ZnS与MgF2和GaAs与AlAs两种电介质组合的光子晶体在层厚不变、折射率递变和折射率不变、层厚递变以及层厚不变、折射率比递变三种情况下的透射谱作了模拟计算,得到了带隙特性的变化规律,并指出了其在滤波中的应用.与周期结构光子晶体相比,准周期结构光子晶体的透射谱发生移动,带隙宽度改变.

设计了一种二维光子晶体的极化分离器,时域有限差分模拟和频率等高线图均用来显示这种器件是如何在给定的频率下工作的,其工作原理来源于二维光子晶体对TE和TM模式有着不同的色散特性,这种器件可以使用在集成光学和微波技术.

运用量子信息熵理论研究了Raman跃迁中原子的熵压缩特性.讨论了系统初态参数对原子信息熵压缩的影响.结果表明:信息熵压缩的分量数、压缩方向、压缩深度可以由原子的分布角、双模相干场相对位相和平均光子数的选取来控制.结果证明了信息熵能实现对原子压缩效应的高灵敏量度.

利用热场动力学的方法研究了介观无损耗传输线中电流在具有热噪声的真空态、相干态和压缩态下的量子涨落.得到了有限温度下介观无损耗传输线中电流的量子涨落与温度的关系.结果表明,介观无损耗传输线中电流的量子涨落不仅与电路的参数有关,还与传输线所处的环境温度有关.温度越高,介观无损耗传输线中的量子噪声越大.

应用热场动力学理论(TFD)研究了有限温度下介观LC电路量子态的演化,结果表明在外加冲激信号的作用下,有限温度下介观电路系统的量子态将由初始的热真空态演化到热相干态,再由热相干态作进一步的演化.在一定条件下,电荷或磁通量会出现热压缩效应;尤其是在适当条件和一定的温度以下,还会出现典型的量子压缩效应.

自触发脉冲激光测距是一种新型的脉冲激光测距方法,该方法解决了传统脉冲激光测距测量精度与测量速度之间的矛盾.其飞行时间测量系统的设计很大程度上决定了自触发脉冲激光测距的测量精度和测量速度.设计并实现了基于CPLD的自触发脉冲激光测距的飞行时间测量系统.CPLD的使用提高了激光测距的精度,并且系统结构简单,体积小,可靠性高,非常适合高性能手持式脉冲激光测距仪.对自触发脉冲激光测距进行了实验研究,在20 m的测量范围内,获得了±0.98 mm的测距精度.

阐述了大气传输介质引起激光测高仪回波能量衰减的机制;采用中纬度地区晴朗和霾雾天气下标准大气模式数据,计算了各衰减因素对1.064μm和0.86 μm激光的影响程度和大气斜程透射率随测高仪平台倾角的变化情况.为测高仪设计和对地观测应用提供了依据.

利用深能级瞬态谱(DLTS)技术研究了Si夹层和GaAs层不同生长温度对GaAs/AlAs异质结晶体品质的影响.发现Si夹层的引入并没有引起明显深能级缺陷,而不同温度下生长的GaAs/Si/AlAs异质结随着温度的降低,深能级缺陷明显增加,并进行了分析,得到深能级是由Ga空位引起的,在600℃时生长的晶体质量最佳.

研究了外场驱动下非对称耦合量子点分子中激子的动力学行为.利用二能级理论分析了这个量子系统中激子的局域化现象,分析发现:激子的动力学行为主要发生在低能级子空间,它们构成了系统的两个局域态;当场强和频率是Bessel方程的根时,准能发生回避交叉,局域化现象发生,电子和空穴局域在初始状态,状态不随时间变化.数值计算也证明了这一点.同时还给出了电子和空穴的最大纠缠态随时间的演化.

采用微电子平面工艺,高真空电子束蒸发金属Au做肖特基接触,多层金属Ni、Ti、Ag合金在背底上做欧姆接触,制作出Au/n-4H-SiC肖特基势垒紫外光电二极管(UV-SBD).测试并分析了在不同温度下该器件的I-V特性及光谱响应特性.实验表明:器件高温下有较低的反向漏电流,正向开启电压下降速度为-1.2 mV/℃;波长响应范围为200～400 nm,在23℃和260℃时,光谱响应峰值分别出现在320 nm和330 nm,每100℃波长红移约4 nm;响应灵敏度随温度升高而降低,平均每100℃降低2倍.

采用传统光纤的模式分类方法可以将光子晶体光纤包层的基模归为HE11模,研究了矢量解法和标量解法在相同参数下求解的差别,计算表明在空气孔较大时标量解法会带来较大的误差.给出了新的求解包层基模时等价的圆形单胞半径的最佳取值.

对宽带碲基掺铒光纤放大器（EDTFA）上能级粒子数反转比进行了理论研究，得到了碲基掺铒光纤放大器上能级粒子数反转比随着光纤激活长度、信号输入功率、泵浦功率和纤芯掺杂浓度的演变关系，分析了上能级粒子数反转比分布与EDTFA信号增益间的关系。研究表明，碲基掺铒光纤内的上能级粒子数反转比分布决定了EDTFA的信号增益。

从含修正项的非线性薛定谔方程出发，采用变分法，导出了在三阶色散情况下光学高斯型脉冲参数随传输距离的演化方程组；在此基础上，求出了振幅与脉宽、频率与啁啾、脉宽与啁啾之间的三个重要约束关系；并进一步得出了脉宽随传输距离演化的解析解；讨论了三阶色散对光纤中高斯型脉冲传输特性的影响。

提出并验证了一种光纤光栅电流传感装置，该装置利用洛氏线圈把大电流转换为低电压，借助压电陶瓷的电致伸缩效应把低电压转换为光纤光栅布拉格波长的漂移，最后通过干涉解调技术把波长漂移信号转化为相移信号，由相移值确定待测电流的变化量。实验证明在0-400A的范围内，电流传感灵敏度为0．0473rad／A，与理论值0．0589rad／A基本吻合。

设计了一种基于级联长周期光纤光栅（Long period fiber graring）的新颖温度传感器。理论上得到光栅间光纤的长度随温度增加变化时，级联LPG的干涉峰将线性地向长波方向漂移，其消光比亦将呈现线性变化。实验上制作出了基于级联LPG的光纤温度传感器。利用其某一干涉峰的中心波长和消光比测量温度变化时，测量灵敏度分别为0．0353nm／℃和0．0684dB／℃。基于级联长周期光纤光栅的温度传感器具有广泛的应用前景。

通过实验测出532nm激光在近地大气的角散射系数，对Junge和Deirmendjian两种模型的气溶胶系统在不同的系统参数、不同的折射率的情况下的散射相函数进行了计算，发现与实验所测得的曲线有明显的差异，这两种模型都不存在散射次极峰。通过对不同半径粒子的散射相函数的计算，说明实验所测的气溶胶系统在粒子尺寸较大的区间的密度要比Junge和Deirmendjian两种模型的密度要大得多，在假定大粒子服从正态分布的前提下，拟合出了气溶胶的分布函数。