综述了量子态的控制和矩阵分解之间的关系。着重介绍了近年采用的新的分解技术：基于群论的Cartan分解和基于数值线性代数的cosine－sine分解。介绍了用这些矩阵分解技术在量子信息科学特别是量子线路研究方面所取得的成果。这些研究成果对量子纠缠动力学、量子态的控制、量子网络的优化起到了很大的作用。最后具体地对2－qutrit门的Cartan分解作了讨论，并将它们写成指数形式。

实验研究了233～243 nm激光波长范围内甲胺分子的REMPI质谱特性，在λ=240 nm处，分析了质谱中M30、M28、M15三种离子信号强度随激光能量的变化关系，得到他们电离的光强指数。理论上分别用密度泛函量化计算方法分析了不同解离通道热焓的变化。实验分析与理论结果相对比，对这三种离子进行了归属。

引入了矢量非傍轴厄米余弦高斯(HCosG)光束的概念，从矢量瑞利－索末菲衍射积分公式出发，得出了矢量非傍轴HCosG光束在自由空间的解析传输公式，并将非傍轴HCosG光束在自由空间衍射时轴上、近场、远场以及在傍轴条件下的传输作为特例给出。数值计算和分析表明，对于矢量非傍轴HCosG光束，参数和偏心参数均对光束的非傍轴特性有重要影响。此外，其轴上光强分布与光束的阶数及其奇偶性有关。

详细描述了光阑在主反射镜前的无光焦度校正板－牛顿光学系统的设计方法。通过移动光阑位置，改变主镜偏心率，选择校正板光焦度，进行光学系统的光线计算，求解出光学系统的最佳选择，并给出各种设计曲线和设计结果，对光学系统进行合理的评价。并以通光口径Φ=300，相对孔径A=1／2，视场角θ=士5°，校正板光焦度■₁₁=5的牛顿光学系统为例，分析得到系统优化后的像差系数S1=0．000002λ，S₂=0．000025λ，0°视场时的波像差为0．3174λ，±5°视场时的波像差为90．9861λ。

以量子细胞自动机为神经元，提出了一种三维的量子细胞神经网络结构；该量子细胞网络包含上下两层的量子细胞自动机阵列，并引入了A模板、B模板以及阈值的概念。以量子细胞自动机的极化率为像素值，通过选择不同的模板、阈值等参数，使得量子细胞神经网络实现了“与”、“或”、“非”操作以及边缘提取等图像处理功能，并利用MATLAB进行了仿真验证，数值仿真结果验证了其在图像处理上的有效性。与传统的细胞神经网络相比，量子细胞神经网络易于实现超大规模且具有超低功耗、超高集成度等优点。

利用李群分析方法，得到了(2+1)维Boiti－Leon－Manna－Pempinelli(BLMP)方程的对称、相似约化和新的精确解，包括有理函数解、双曲函数解、雅克比椭圆函数解和三角周期解。同时找到了此方程的无穷多守恒律。

基于半导体光放大器(SOA)的锁模光纤环行激光器因其能得到高质量、高重复率的光脉冲而受到人们的广泛关注。在考虑SOA非线性偏振旋转效应下，建立了基于SOA的谐波锁模光纤激光器理论模型，利用该模型，着重研究了在不同SOA注入电流情况下，SOA非线性偏振旋转效应对谐波锁模光纤激光器输出脉冲波形、峰值功率及脉冲宽度的影响。研究结果表明：当SOA注入电流分别为102 mA和106 mA时，可以获得峰值功率为0．16 mW和0．56 mW、脉冲宽度为6 ps和19．8 ps的稳定锁模脉冲。

在考虑可饱和吸收体受激态吸收的条件下，用拉格朗日乘数法求出了被动调Q激光器输出关键参数的解析解，给出了被动调Q激光器输出能量与输出耦合镜反射率的解析表达式，并通过数值解来优化选择被动调Q激光器可饱和吸收体的初始透过率、耦合输出镜反射率等关键性参数，计算和分析了红宝石被动调Q激光实验数据，计算结果十分接近实验的真实值，较好的说明了被动调Q激光器关键参数的优化效果。

首先研究了处在热平衡条件下的Λ型三能级原子与环境(热辐射场)的涨落耗散，利用马尔科夫近似下的系统－源相互作用理论精确推导出Λ型三能级原子衰减态密度矩阵元的演化方程组。在此基础上进一步研究了热平衡稳定态。最后利用全量子理论对光场失谐时电磁诱导透明中探测光的量子噪声进行了研究。结果表明量子噪声主要来源于激发态的原子态密度以及驱动光的失谐量，因此在冷原子系统中实现EIT并且减少驱动光的失谐量将是控制量子噪声的关键。

对基于微弱相干脉冲的量子密钥分发网络的安全性进行了分析。在该量子密钥分发网络中，由于光学节点的插入损耗及用户之间量子信道损耗的影响，窃听者可以实施路径攻击来获取量子信息。这种路径攻击不会改变脉冲中的光子数分布及系统的密钥生成速率，且这种窃听行为可以利用量子信道的损耗进行隐藏。数据分析显示，即使诱惑态技术也无法防范路径攻击对密钥分发网络安全的威胁，而且随着平均光子数的增加，这种威胁越强。因此，在对量子密钥分发网络系统参数进行选择时，必须考虑路径攻击的影响。

提出了一种可以精确测量有耦合的双量子比特系统的耦合项J的大小的方法。通过绝热近似计算得到了系统的哈密顿量的四个能级及其相对应的绝热本征态。利用求解得到的本征态计算分析了两低能级本征态的极化矢量，得到在对称系统中，耦合项J的大小等于使两低能级态的极化矢量长度发生突变时的外加磁场的z分量的值。此外，还利用两个不同的纠缠定义计算分析了系统的纠缠程度。在对称系统中，各个本征态的纠缠度和冯·诺伊曼熵基本相一致．

运用量子约化熵研究了V型三能级原子与双模奇偶纠缠相干光场相互作用系统中场熵的演化特性。分析了光场的失谐量、平均光子数、原子的初态及光场纠缠度对场熵的影响。结果表明：增大失谐量或光场强度，场熵都能呈现出崩塌－回复现象，并且回复的周期也逐渐增大，而失谐量增大，场熵的平均值减小，光场增强，场熵的平均值增大；原子初态处于激发态或叠加态比基态的场熵平均值大；增大双模光场间的纠缠度，场熵的平均值和振幅都有所减小。

考虑初始处于EPR态的两个二能级原子A、B，将B原子注入处于叠加相干态的腔中，演化一段时间后，对B原子进行选择性测量。通过计算分析得出了光场强度和相干态的叠加系数对原子A偶极矩影响的规律，发现在一定条件下可使与光场没有直接相互作用的原子偶极矩产生压缩。

利用全量子理论和量子信息中的保真度理论，研究了玻色－爱因斯坦凝聚原子与二项式光场相互作用系统的保真度。讨论了原子间相互作用强度、处于基态时超冷原子数和光场参数的不同取值对系统保真度的影响。结果表明：通过改变原子间相互作用强度和基态原子数可以改变系统保真度的幅值和振荡周期，而光场参数的改变只影响保真效果。适当选取参量可以得到较好量子信息保真。

考虑双模纠缠相干光场，将其中一束光注入一个存在二能级原子的腔中并与它们发生非共振k光子相互作用，总系统在腔量子电动力学演化过程中，对原子作选择性的测量，通过操纵相互作用时间以及选择适当的光场参量，控制未参加相互作用光场的量子统计性质，在一定条件下可产生反聚束、压缩态等非经典光场，并改变其非经典效应的强弱。这样，利用相干光场之间的纠缠关联，并通过非共振多光子腔QED技术，有效地实现了无直接量子测量的控制和改变相干光场的非经典性质的目的。

应用多光子非线性Compton散射概念和电子与多光子集团非线性散射模型，建立了全内反射光子晶体光纤中耦合啁啾脉冲激光的输运方程，理论分析和数值模拟了该过程中Compton散射对自相位调制的影响。研究发现，散射光使耦合啁啾脉冲的自相位调制加强，光纤的感应电极化强度、反转粒子数密度和增益增大，相位变化加快，受激辐射截面减小，增益相移在自相位调制中的作用不可忽略。

为了降低细分采样累加方式对线列推扫成像清晰度的影响，利用孔径函数的变换，提出了相应的反降晰方法，实现了同一个位置上的像元累加，使得推扫方向上的孔径函数和线列方向等同，消除了累加过程中像元位移的影响。在细分采样累加倍数为4的情况下，Nyquist频率处的传递函数值提高7%。通过对反降晰算法的仿真采样验证，结果表明本算法完全可以达到预定要求，算法简单，只需少量加法器，在目前的成像仪电路中稍微修改可编程芯片即可投入工程应用。

在LED电极欧姆接触中，载流子在金属电极和半导体间有不同的传输机制。通过载流子在金属半导体界面传输机制的模拟，讨论了界面介质层及其势垒对器件串联电阻和漏电流的影响，发现介质层电阻比LED的串联电阻小得多，可以忽略不计；但是随着器件的老化，介质层及其所含的缺陷会产生相当大的漏电流，使器件的可靠性和稳定性下降，也为LED的失效机理提供了理论依据。

通过对光纤信道波长片和时间片的重新组合，提出了一种新的适用于二维OCDMA系统的素数码(2D－QPC)的结构方案；给出了具体的码字设计步骤和过程；运用有限域理论，分析了码字的相关特性。在此基础上，根据“撞击法”研究2D－QPC应用于同步OCDMA系统时的用户容量和误码性能。结果表明：较之一维QPC，2D－QPC的相关特性有了很大的改进：最大自相关旁瓣由1降为0，最大互相关由2降为1；2D－QPC在系统容量上也有很大提高：在相同带宽，传输速率相同的情况下，比一维QPC的系统容量增加p+1倍。

应用数值解法对包层为单轴晶体材料且其光轴平行于光纤轴的光纤功率限制因子进行了理论模拟，并从模式特性出发解释了k_cl对该类光纤Bragg光栅的反射率的影响。计算结果表明：对于HE₁₁模，各向同性材料包层光纤中的能量比单轴晶体材料包层光纤中的能量更容易集中在纤芯中传输，而且集中程度与k_cl的取值有关；各向异性材料包层比各向同性材料包层的光纤Bragg光栅的反射率要高；此类光纤Bragg光栅的反射率主要是由光纤纤芯和包层中能量分布决定的。

由于光纤光敏性的限制，当信道数N变得很大时，采用幅度取样方式制作多信道光栅将变得非常困难。通过相位取样来制作多信道光栅被证明是一种能有效降低峰值折变量的方法。提出一种采用逆散射技术和优化策略的混杂算法有效地设计多信道光栅。由遗传算法进行优化，得到每一个信道相应的相位因子的最优值，改进了多信道光栅复杂的反射谱。再由Layer－peeling算法为依据引入了相位因子后的频谱响应重构光栅。通过对信道间相对相位的优化，制作这种多信道光栅所需的峰值折变量降低为单信道光栅的√N倍。经过数值仿真，得到8信道光栅的峰值折变量大约为单信道光栅的√8倍。

介绍了一种新型双通道光纤气压测量系统的原理和结构组成。该系统由双通道光纤位移传感器和高精度金属膜盒组成，用光纤位移传感器检测气压变化引起的膜盒自由表面的位移。气压测量系统的输出特性参数与系统光源的光强无关，只取决于系统气压传感部件的结构参数。系统的信号处理电路包括光信号前置放大电路、窄带滤波电路、真有效值转换电路以及A／D转换和单片机电路。根据实验测定的系统输出特性，该系统的测量精度达到士0．1 hPa，分辨率小于0．2 hPa。