阐述了局域表面等离子体共振增强荧光上转换的相关机制, 并以此为基础总结了三种调节机制和四种上转换/金属复合材料结构。具有明显增强效果的上转换/金属 结构复合材料大致分为四种:掺入Au和Ag纳米颗粒的稀土掺杂基质; core/shell结构;稀土掺杂的NaYF4 靠近金属颗粒或 金属纳米线所形成的gap结构;周期性金属阵列结构。最后介绍了它们在生物医学和光电子器件领域的应用进展。

随着多通道探测技术、集成显微技术和计算机及分析技术的发展,红外和拉曼光谱技术 及光谱显微成像技术在生物及医学领域得到广泛应用并成为一种向实用化发展的趋势。 但是,要从光谱测量中获得准确、有用的信息需要对光谱及成像数据进行细致、合理的分析。 应用MATLAB软件编程,结合单谱线分析和多谱线多变量分析的方法,对健康人和病人头发横 截面微观扫描的拉曼光谱数据进行分析,结果表明,通过对头发拉曼光谱细致处理和数据分析,可以揭示 健康人和癌症患者之间的差异。这项工作是把拉曼光谱成像技术及相关光谱分析方法应用于生物医学领域的一个实例。

采用红外傅里叶变换光谱仪测量了异戊二烯与羟基反应产物的红外光谱,并结合量子化 学理论密度泛函方法对异戊二烯与羟基自由基的反应机理进行了理论研究。使用密度泛 函B3LYP/6-31G(d,p)方法计算了异戊二烯羟基加成反应中每个反应物和产物的频率, 实验与理论结果符合的很好。研究发现了破坏羟基进攻异戊二烯的反应通道,并从 机理上探讨了阻断该关键反应通道的方法。

经典的Stokes理论认为非偏振光叠加仍为非偏振光。以高斯-谢尔模光束为示例, 表明光场在自由传播的过程中情况并非总是如此。并以此为例,展示Stokes理论的可叠加性原理 在描述光场传播过程中的本地行为和全局行为上是有区别的。作为应用示例,讨论了一个与大气 和生物组织相关的散射势获取的问题。

以Rayleigh-Ritz变分法以及组态相互作用为理论基础,选取Hylleraas基为基元, 计算了氦原子高激发态能级结构,精度达到10－4以上。在低激发态时,计算结果与Drake的计算结果比较接近, 在高L高激发态时,符合理论预期。 此外,选取L=10激发态为样本,分析了氦原子在第十个激发态时能量收敛情况。通过分析,随着基组的扩大, 能量收敛于一个固定数值,从而证明了计算结果的可靠性。最后,选取L=10激发态为样本,分析了氦原子处于高激发态时分 波对应的关联度和能量贡献度。经过计算, (0,L)L组态 贡献度最大,而其他分波的贡献则很小。因此,组态相互作用法可应用于氦原子的高激发态计算。

利用Lie群方法将(2+1)维AKNS方程约化成(1+1)维非线性偏微分方程。对约化方程应用扩展同 宿测试法获得了AKNS方程的一些新的非行波精确解,这些结果丰富了该方程的可积性内涵及(2+1)维非线性波传播的动力学行为。

应用改进的G/G′展开法构造出Zhiber-Shabat(ZS)方程的20组精确解,这 些解的类型主要包含双曲函数通解、 三角函数通解和有理函数通解三种形式。对解的性质进行了相应分析,当对双曲函数通解中的参数取特殊值时, 可以得到孤立波解。当对三角函数通解中的参数取特殊值时,可以得到对应的周期波函数解。 实践证明,应用改进的G/G′ 展开法能够得到方程一些新的精确解,扩大了解的范围。

研究了正切平方势阱中的子带光吸收,用量子力学中的密度矩阵算符理论和迭代法推导出了 正切平方势阱中线性和三阶非线性光学吸收系数的解析表达式,并以典型的GaAs/AlGaAs正切平方量子 阱为例进行数值计算。计算结果表明,该势阱中的势阱宽度b、 势阱深度V0和入射光强I对吸收系数有很大影响。随着势阱宽度b的增加和势阱深度V0 的减小,总吸收系数的峰值减小并且向低能方向移动。随着入射光强I 的增加,总吸收系数会减小,出现了光饱和吸收现象,同时吸收谱线的线宽随着入射光强的增大而增大。

实用型大能量高功率准分子激光器广泛地应用于材料的加工及表面处理, 介绍了其在液晶平板显示行业、 太阳能光伏行业、半导体行业及汽车制造业的应用。分析了大能量高功率准分子激光器的关键技术, 如大面积均匀放电技术,预电离技术,高压快脉冲激励技术以及为了得到更大的脉冲能量及功率输出而采用的双腔同步技术。

理论分析了单电子自旋与碳纳米管机械谐振器之间的耦合对系统动力学行为的影响。用一个主方程, 通过半经典的方法具体研究了系统在有量子位-谐振器耦合和没有耦合时平均声子占有数随频率失谐的变化情况、 在不同耦合强度时对比了系统在旋波近似和非旋波近似下平均声子占有数随频率失谐的变化情况。 在有耦合的情况下,平均声子占有数在共振时,产生了一个分裂,而且在分裂峰值的附近出现了双稳态。 通过对碳纳米管谐振器平均声子占有数的分析发现,旋波近似和非旋波近似在耦合强度较弱的情况下能 够很好地吻合。当系统进入超强耦合时,旋波近似不再有效,此时非旋波项变得不可忽略。

如何抑制纠缠突然死亡现象的发生对提高量子纠缠动力学演化性能具有极大的意义，初始纠缠原子分别与非线性N-J-C模型及J-C模型进行相互作用， 运用共生纠缠的度量方法分析非线性、耦合强度以及失谐量对纠缠原子动力学演化的影响，寻找避免纠缠突然死亡发生条件。在J-C模型中原子在 纠缠演化中发生纠缠突然死亡现象，然而在N-J-C模型中利用介质的非线性和失谐量的影响可以避免纠缠突然死亡的发生，而且一定程度上几乎可以 恢复到原子间纠缠的初始值。

研究了受经典场驱动的两个二能级原子分别与两个单模腔场相互作用模型 中两原子的纠缠动力学行为。该工作主要是对经典场驱动存在的J-C模型进行研究,采用数值计算的方法,详细分析了纠缠初始状态以及 经典场的驱动强度对原子纠缠和转移特性的影响。结果表明,适当调节经典场驱动强度,可以使原子的纠缠 突然死亡现象得到抑制,同时实现原子与腔场间的最大转移。

在量子网络的两个站点间通信时,一旦数据帧中出现误码就需要重新发送数据帧,此举虽然 能够保证数据的正确性,但是在一定程度上增加了信道的压力、降低了通信效率。为了缓解信道压力, 从量子态的复制、隐形传送的过程出发,针对现有的量子纠错电路进行分析和改进, 设计出了七粒子纠缠态的量子纠错线路,七粒子纠缠态量子纠错可以纠正不多于3位量子态出现的 位反转或者位相翻转错误。并对改进前后协议的效率、信道的利用率进行对比,发现改进后的纠错 电路能有效提高数据传输的效率,为以后多粒子纠错提供可参考的依据。

研究了由Aharonov-Casher相互作用产生的相移对XX自旋链中量子态传递的影响。 对信道的纠缠度及传递量子态的保真度进行数值模拟后发现,控制相移的方法可以有效抵抗信 道的消相干作用,显著提高自旋链中量子比特间的纠缠度及量子态的保真度。此外,量子态发 送端与接收端之间相对位置的不同也会影响纠缠度和保真度的大小,在包含偶数个自旋格点的 环形自旋链中,当发送端与接收端处在直径上相对的位置时,接收端的纠缠度和量子态传递的保真度可以达到最大值。

受之前有关控制量子门工作的启发，提出了一个在腔QED中实现CNOT门、Toffoli门以及Fredkin门的简易方案。本方案只涉及到原子与腔场之间的大失谐相互作用， 腔场处于虚激发，量子信息不会在原子和腔之间传递，因此对腔场的品质因子要求大大降低，在目前的实验技术条件下，该方案是可行的。

量子触发器是量子逻辑电路中一个很重要的量子器件，在量子计算领域有着重要的意义。根据量子触发器的逻辑功能， 利用量子触发器输入和输出之间的关系，研究了一种通过引入辅助比特来解决数字电路反馈问题以及实现数据保持状态 锁存功能的方法。设计构造了五种不同的量子触发器并对量子线路进行了优化。这些量子锁存器在建造量子计算机中 可以作为可扩展的基本锁存功能单元使用。

基于隐形传态提出一种稳定子码量子容错编码门的构造方法。 隐形传态构造法是通过对隐形传递 得到的编码态执行假想的编码门,然后将该假想门往前移,使得编码门构造的困难减小到仅容错制备一个 特殊辅助态即可。以编码Hadamard门,编码相位门为例详述了该方法的实现过程,并通过数值分析验证了 隐形传态构造法的正确性。最后,计算各编码门的构造开销,并与文献［16］中的编码门构造方法相比较, 结果表明隐形传态法下,编码H门的物理量子门减少了60n个,辅助块|0>和|Cat>各减少了5个; 编码P门的物理量子门减少了16n个,辅助块|0>减少了1个, |Cat>减少了2个。