基于Richards-Wolf的矢量衍射积分公式,研究了贝塞尔高斯径 向偏振光束在衍射光学元件 (Diffractive optical elements, DOE) 的调制下入射到由 两个相同高数值孔径透镜组成的4pi聚焦光学系统中的聚焦特性。由于DOE不同环之间的相互干涉, 出现不同于原贝塞尔高斯径向偏振矢量光束的新聚焦特性。Matlab数值模拟结果显示贝塞尔高斯径向偏 振光束经过此光学系统后,在焦点附近产生沿光传播方向的多个光球,其光球的个数与DOE的环数以及不 同环的大小有关。若调节4pi聚焦系统两侧入射光束的整体相对相位还可以实现多个光球整体沿纵向方向的移动, 实现了亮光链的作用,这对于矢量光束应用在光学显微镜、光存储和粒子操控等方面具有十分重要的意义。

利用广义的代数方法,研究了高阶广义(3+1)维Kadomtsov-Petviashivilli方程，得到了许多新的显式解，这些解包括椭圆函数解， 双曲函数解，三角函数解等。

利用假设孤立波方法，研究了广义变系数五阶KdV方程和BBM方程，得到了广义变系数五阶KdV方程和BBM方程的孤立子解。对于得到的孤立子解， 为了保证解的存在性，给出了孤立子解存在的条件。

通过研究双色场中三维氢原子的高次谐波,发现当作为驱动源的两束光频率比为3:5, 且附加光相对于 基本光的强度比落在某个特殊值(0.35)时,叠加截止区的高次谐波能直接得到单个的短脉冲。 提出利用双色场获取单个短脉冲的新方案,该方案的要点是:作为驱动源的两束光,频率要是比较接近的奇数比; 附加光的相对强度要是一个特殊值,使不同通道间的干涉相消抑制其它脉冲。在进一步的研究中可选取 束缚能更高的原子,扩展截止区的位置,使得到单脉冲的脉宽更窄。

利用连续运转二氧化碳激光器的9R(22)输出谱线泵浦重水气体(D2 O)分子 可以产生波长为385 μm,频率为0.78 THz的连续激光辐射输出, 采用半经典理论分析方法并结合三能级系统模型可以对此激光过程进行有效的分析,通过合理近 似简化了求解过程,得到了光场中太赫兹激光信号增益系数Gs和泵浦光信号吸收系数Gp的解析表达式, 通过对求解结果的分析,计算出产生THz激光振荡的泵浦阈值条件为6.24×10－3 W/mm2。一般情况下, 在泵浦激光输出光斑面积为0.25 mm2时,要求泵浦激光谱线的输出功率达到1.6 mW以上才能形成THz激光辐射。

通过分析量子级联激光器(QCL)中各量子阱的生热及阱间的热流输运情况,得到它的热输运方程, 以此为基础类比电路理论建立了等效电路模型,利用计算软件分别进行理论与电路模拟,得到了它的生热特性, 并对可能影响其生热特性的一些因素进行了分析。

针对光纤Mach-Zehnder干涉 (MZI) 受环境影响的稳定性问题,设计了光纤MZI实验装置。 从理论上分析了光纤MZI的输出光强,并给出了实验验证,由示波器直观地显示出光纤MZI的稳定性 与环境的关系以及相位调制对干涉的影响等。为了解决振动噪声、温度变化等环境因素导致的光纤MZI不稳定, 设计了一种新的相位补偿方案,即用两个 2×2 光纤耦合器的输出,实现相差检测及反馈控制。

研究了自发参量下转换过程产生的轨道角动量纠缠光子对的联合探测概率, 在忽略光子偏振和晶体为薄晶体的情况下推导出轨道角动量纠缠光子对联合探测概率的表达式。 研究结果表明:自发参量下转换过程中抽运光、信号光以及空闲光参数(束腰、轨道角动量和径向指数)的 大小决定着纠缠光子的联合探测概率。

为了提高量子密钥分配的安全性和效率,利用量子纠缠交换的规律, 提出了基于纠缠交换的量子密钥分配协议。 通信双方通过简单的Bell测量建立起共享密钥,窃听者不可能窃取密钥而不被发现。该协议与其它分配协议的不同在于, 可以实现对任意两个Bell态进行Bell测量达到量子密钥分配的目的。协议的实现只需要EPR粒子对,而不需要制备多粒子纠缠态。 分析结果表明,此协议只用到两粒子的纠缠态,不需要进行幺正操作,它不仅能够保证密钥分配的安全性,而且简单高效。

按照有序算符内积分技术，时间演化算符可以表示为坐标-动量相位空间中经典变换的量子映射。依据已经提出的LC电路量子化方案所得到的哈密顿量， 推广应用到RLC(电阻、电容和电感)电路量子化方案并得到相应哈密顿量。借助相应的理论计算，可以发现在量子化的RLC电路中存在 压缩机制。利用有序算符内积分技术和量子菲涅耳变换关系，可以进一步推导出量子介观RLC电路中相应压缩态的简明形式。

在量子信息传输过程中应减少作为量子信道的粒子数并尽量增加传输的信息, 保证传输过程的安全和 对传输信息过程进行有效控制。提出了一种多维量子编码的可控信息传输方案,首先Alice要和Bob对编码的信息制定一个规范, 然后, Alice对粒子做幺正变换,接受者Bob对接收到的粒子进行测量,根据控制者Charlie发来的测量信息就可以 知道Alice要传输的信息,这种量子信息传输粒子少,有一个控制者可对传输过程进行控制, 所以易于实现,而且保证安全。

利用非最大六粒子纠缠簇态作为量子信道,实现推广的任意二粒子量子态的信息分离方案。 结果表明分离者可以让接收方中的任意一方在另一方的帮助下通过适当的幺正操作得到任意未知二粒子量子态。 该方案中需要推广的Bell基测量 (GBM) 和单粒子测量(SM), 并通过引入辅助粒子寻找合适纠缠匹配的 方法实现概率量子信息分离。计算了量子信息分离 (QIS) 方案的成功概率和经典信息损耗,若量子信道 为最大纠缠信道,方案成功的概率为1,同时将消耗14 bit的经典信息。

运用全量子理论的方法, 研究了在驻波激光场中单个囚禁离子布居数反转的动力学特性, 分别讨论非线性参数η和驻波场的相位φ 对离子布居数反转崩塌-复原现象的影响。结果表明, 随着η的增大, 离子的布居数反转崩塌-复原的周期变短,振荡频率变大。 但当η超过某一临界值时,离子布居数反转崩塌-复原的轮廓变得不明显。 另外,驻波激光场的相位也对囚禁离子布居数反转的动力学特性有明显的影响, 随着φ的增大,离子的布居数反转崩塌-复原的周期变大,振荡频率变大。

模拟了随着传播长度的增加,基频和倍频激光脉冲的时域波形和光谱特性的演变过程。 通过引入走离长度和非线性长度, 给出了走离效应、群速度色散和三阶非线性效应对飞秒脉冲倍频的影响。研究了飞秒脉冲倍频的波长调谐特性, 发现40 ps基频脉冲波长调谐带宽仅有2.8 nm, 而40 fs基频脉冲的倍频波长调谐带宽高达42 nm。这在周期极化倍 频晶体工艺中有重要应用价值。

波前重建是自适应光学系统中的一个重要环节,对系统性能影响明显。 研究了一种无参考输入光条件下,基于Shack-Hartmann波前传感器的自适应波前重建算法,能根据实际光斑图的特点, 自动确定探测窗口, 计算实际质心、参考质心, 选择重建区域和获取入射波前的Zernike模式系数,讨论了 参考质心选择对波前重建结果的影响。搭建自适应光学系统,通过测量和校正模拟大气像差对重建算法进行了验证。 实验结果表明,基于该重建算法的自适应光学系统可以把大气扰动引起的波前像差校正到0.1λ以下, 获得接近衍射极限的成像质量,说明该重建算法具有可靠性与实用性。

为了研究开路光折变聚合物中存在非相干耦合空间孤子对,基于聚合物光折变效应的理论, 证明了稳态开路条件下光折变聚合物中存在非相干耦合亮-亮、暗-暗、灰-灰和亮-暗光伏空间孤子对。 结果表明:孤子对是由两束偏振方向和波长都相同而且互不相干光耦合形成的。 孤子对两光束都能在光伏光折变聚合物中稳定传播。

在毫米波被动探测与制导的实际威胁下,为提高地面目标在未来战场的生存能力, 进行了目标的毫米波隐身技术研究。鉴于被动隐身存在的不足,基于目标和背景毫米波辐射特性, 提出了一种新的主动隐身方法。对该隐身方法的形成机理进行了理论分析,并进行了建模计算, 获得了末敏弹典型带宽下不同背景所需的干扰功率面密度,最后通过外场试验对目标主动隐身特性进行了测试, 试验数据说明经过主动隐身之后,能大大降低目标与背景的毫米波辐射差异,进一步验证了隐身技术可行性。

利用可调节自旋过滤器模型,计算并讨论了磁场和电子跃迁能量间隔变化 对量子点接触结构中自旋 电子过滤特性的影响。研究发现,磁场和电子跃迁能量间隔的变化引起了自旋电子隧穿概率和隧穿电导都呈现出 量子台阶效应,磁场的增加使电子的回旋频率和Zeeman 能级分裂同时加强,从而导致量子点接触结构中的 横向约束加强,而自旋过滤效应明显减弱；当磁场一定时,电子跃迁能量间隔越小,电子的自旋过滤效应越明显。 电子跃迁能量间隔改变的同时,也改变了鞍形势的势垒形状和自旋过滤的灵敏度。对于不同的材料, 同时考虑磁场和电子跃迁能量间隔的作用可以找到自旋过滤器的最佳过滤效果。尤为重要的是过滤器的 结构用标准的电子束技术很容易得到,所以研究结论为设计新型自旋过滤器提供了理论依据,具有广阔的 应用前景和潜在的商业价值。此外,使用朗道因子值较高的材料作自旋过滤器的衬底,可以进一步提高过滤器的性能。

针对光突发交换(OBS)网络中已有的包括抢占和波长分离等服务质量(QoS)保证机制的不足, 提出了一种改进的基于QoS的标签交换路径LSP共享(QLS)算法。算法通过链路波长资源的统计复用, 在保证高优先级业务传送可靠性和有效性的同时,提升低优先级业务的QoS性能。 使用开源离散事件仿真软件OMNeT ++ 搭建了OBS/GMPLS仿真平台,对 4×4对称型MESH网 络和NSFNET网络分别采用WP算法和QLS算法进行了仿真。结果表明, QLS算法对于高QoS等级业务性能影响极小, MESH和NSFNET网络中class3业务的丢包率分别减少了近0.2和0.3, 平均丢包率分别减少了约0.05和0.1。

研究了基于双层石墨烯的非对称量子阱波导中导模的性质。当石墨烯中电子的入射能一定时, 通过控制加在石墨烯不同区域的直流电压,可使狄拉克费米子在非对称波导中存在三种不同类型的运动方式, 即准经典运动、量子克莱恩隧穿以及二者的混合运动。在解析推导出导模色散关系的基础上,详细讨论了 三种不同情形下导模的结构特征。该研究结果对于石墨烯波导器件的实际应用具有重要意义。