极紫外光刻是采用波长为13.5 nm的极紫外光作为光源,实现半导体集成电路工艺22 nm以及更 窄线宽节点的主要候选光刻技术。性能优越稳定的多层膜技术是构建整个极紫外光刻系统的重要技术之一。 从高反射率、波长匹配、控制面形以及稳定性和寿命方面总结了极紫外光刻系统中多层膜的性能要求和 最新的研究进展,叙述了制备高性能多层膜的方法和沉积设备,讨论了多层膜制备技术存在的问题和发展的方向。

通过对Inx Ga1-x N掺杂不同组份的In来改变Inx Ga1-x N的禁带宽度,从 而改变量子阱势垒高度,并研究其与发光二极管光电性能、效率下降之间的关系。通过仿真模拟实验研究了不同量子阱势垒高度 与InGaN/GaN量子阱发光二极管的功率光谱密度、内量子效率、发光功率及复合率之间的关系。分析结果表明: 1) In含量与 发光二极管的光电性能并非成线性关系。2) 在电流密度较低时, In组份越小,光谱密度峰值越大,发光功率越大。3) 在电流 密度较大时, In组份越大,光谱密度峰值越大,发光功率越大。4) 光谱蓝移与电流密度大小紧密相关, 电流密度大的蓝移程度大,反之越小。因此,应根据不同的电流密 度来选择In组份的大小,从而提高发光效率。

由中国物理学会光物理专业委员会和中国光学学会基础光学专业委员会主办的第十届全国光学前沿问题讨论会于2013年10月19日～23日 在安徽省黄山市举行。来自国内大学和科研机构的近百位代表出席了会议。研讨会上报告和张贴的论文有60 余篇,其中包括邀请报告14 篇。 这些论文都是作者和作者所在研究组的最新研究成果。这里发表的是提交大会的部分论文及报告的摘要。

应用荧光光谱仪及微拉曼光谱仪分别对几种常见人工合成 色素溶液的荧光光谱和拉曼光谱进行了实验研究。 一方面,首次测量其不同浓度合成色素溶液的荧光光谱,讨论其谱线特性。另一方面,以有致癌性的合成色素苋菜 红为例,应用拉曼光谱技术进行定性和定量检测,验证拉曼光谱对色素检测的可行性。为了提高探测灵敏度, 以55 nm的金纳米粒子溶胶为基底,在785 nm激发光下对不同浓度的苋菜红溶液进行了表面增强拉曼光谱探测, 探测到的最低浓度为10－17 mol/L。分析结果为这种色素的合理利用及安全快速检测提供了有效的光谱实验依据, 也为其它色素的检测提供了参考方法。

介绍了一种基于直射太阳光红外吸收光谱技术的遥测系统, 并利用该系统在合肥地区进行了连续观测。从太阳吸收光谱中测量了整层大气透过率,采用逐线积分 方法模拟计算了整层大气透过率,基于非线性最小二乘光谱反演算法从实测整层大气透过率中反演了甲烷 气体柱浓度和氧气柱浓度,并以氧气柱浓度为内标函数获得了甲烷干空气柱体积混合比,精密度优于2%。 将本系统测量的2012年9月25日12:00～15:00 CH4 干空气柱体积混合比均值与此时段过境本站点区域的日本温 室气体卫星的CH4 观测结果进行了比较,两者偏差小于1%。可见,该系统和方法是一种有效的甲烷气体柱浓 度探测系统和方法,具有较高精度。

衍射光学元件(Diffractive optical elements, DOE)具有 独特的色散特性和灵活的设计自由度,将多个DOE级联用于太阳能电池聚光系统可同时实现聚焦、 整形和分光谱功能。给出了设计思想和算法,并用七波长混合光作入射光进行模拟,优化后在目标面得 到七个形状规则且完全分开的均匀圆斑。将此级联结构应用到太阳能聚光系统可有效提高太阳能利用效率。

在受激辐射粒子加速(PASER)中,受激介质中处于激发态的电子跃迁到基态时辐射的光子能量直接以量子形式转移给从它旁边经过的电子。 首先对单个电子束团穿过受激介质时产生的电场进行了理论推导,并分别对受激的二氧化碳混合气体和受激氟化氩混合气体进行了计算。 计算结果表明加速梯度可以达到1 GV/m,比现有的普通加速器(如盘和波导加速结构)加速梯度高两个数量级。此外,通过二维模型进一步分析了 电子微束团串穿过受激的混合气体介质获得的能量增益。结果表明电子束团串可显著吸收受激介质中的量子态能量,且吸收的能量与相互 作用长度成正比。在相互作用长度等于0.5 m时对束团参数和其它的量对能量交换的影响进行了分析。通过理论计算给出了电子获得最大能量 增益时的优化参数。

在量子信息传输过程中,环境的作用会导致退相干与退纠缠。利用不同类型量子比特的优点, 构成杂化量子比特系统是克服退相干效应、实现量子信息传输的一个有效方案。将耦合量子比特 之间信息交换过程中存在的能量损耗(量子比特间的交换衰减),与外部环境的退相干效应有机结合起来, 可以实现无退纠缠效应的量子信息传输。给出了实现无退纠缠效应信息传输,交换衰减率与退相干时间匹配的约束关系。

研究了存在非线性Kerr介质时耦合双原子与单模压缩真空场相互作 用系统的Pancharatnam相位特性。 选取合适的初始条件并运用旋波近似,通过解薛定谔方程求出Pancharatnam相位的表示形式,并对此相 位进行数值分析。结果表明：耦合双原子处于任意初态,随着原子与光场相互作用强度、两个二能级 原子偶极-偶极耦合强度和非线性Kerr介质非线性的增大,Pancharatnam相位演化的频率都显著增长。 耦合双原子初态同处激发态时,Pancharatnam相位演化有明显的振荡上升(或振荡下降)趋势。 耦合双原子初态只有一个处于激发态时,随着Kerr介质非线性作用的增强,Pancharatnam相位演化变混乱。

玻色-爱因斯坦凝聚体在一维光晶格中的相位涨落是研究量子相变的重要参量。 在实验和理论上分别获得了凝聚体从光晶格中释放后的密度分布,通过分析比较两者干 涉峰的对比度提取凝聚体在光晶格中的相位涨落。应用这一方法,测量了不同光晶格阱深下凝聚 体的相位涨落。当光晶格阱深从最小值5.6ER变化到30.7ER时,相位涨落从0.29π上升 到0.69π。

利用负熵方法,研究了混合态下运动二能级原子与二项式光场相互作用多光子跃迁过 程系统中的量子纠缠特性,讨论了原子初态、场模结构参数、光场最大光子数、二项式系数、 跃迁光子数、失谐量等物理参量对系统纠缠度的影响。结果表明:考虑原子运动时,系统出现了 规则的周期振荡,并且有退纠缠现象产生。随着场模结构参数的增大,振荡周期缩短,振幅减小。 系统的纠缠值与原子初始混合程度有关,原子初态趋于纯态时系统纠缠度较高。随着二项式光场 最大光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小,系统规则振荡的周期不发生改变。二项式光场 趋于中间态时纠缠值较小。随着跃迁光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变大,振荡周期缩短, 并且振荡变得越来越快。考虑失谐时,系统出现了不规则的纠缠,系统纠缠度的最大值随着失谐量的增大而减小。

如何能够不破坏纠缠态且能将其辨认区分出来是量子信息处理过程中一个很重要的问题。 方案首先利用相干光与腔-原子系统的输入-输出过程构造受控相移门,然后利用受控相移门和零差探测 技术构造宇称分析器,最后利用宇称分析器和Hadamard等操作构造非破坏性的原子Bell态分析器和 原子GHZ态分析器。方案的优势在于: 1)利用相干光源和零差探测技术,比以往方案中的单光子 源和单光子探测易实现; 2)构造的原子Bell态分析器和原子GHZ态分析器是非破坏性的。方案用 到的所有方法和技术目前在实验上都是可以实现的。

采用纠缠的度量方法negativity研究了非均匀磁场条件下不同方向自 旋轨道耦合相互作用对自旋为1的Heisenberg XX系统热纠缠的影响。研究发现高温时纠缠会随 着Dzialoshinskii-Moriya (DM)相互作用的增加而增大,但是低温时, 纠缠随DM相互作用的增加会出现起伏变化。x方向DM相互作用的纠缠一般较z方向DM相互作用的纠缠强, 但是在一定条件下, z方向的纠缠也会高于x方向的纠缠,从而可以通过调节DM相互作用的方向等控制和生成纠缠。 研究还发现可以利用纠缠关于磁场的对称性质以及纠缠的突变性来实现量子逻辑门。

使用并行算法(简称Z分法)Fortran编程计算获取海森堡模型位型［N,k］ (N为海森堡链总格点数, k为格点中自旋向上的电子数)最小本征值的最短时间。使用置换群方法产生模型的能量矩阵, 将能量矩阵对角化所得到的本征值构成数据群,采用Z(Z=1,2…)分法Fortran编程计算获得群中 最小数据的最短(或最长)时间。结果表明：同一位型［N,k］, 使用2分法获取模型位型［N,k］最小 本征值的时间最长,而不等分或满等分(此时Z=1或位型［N,k］的矩阵维数)时的时间最短且二者相等;对于不同位型［N,k］, 当N(k)同, k(N)增大且Z相同时,获取模型最小本征值的最短时间增加。

运用Liouville 方程和诺维科夫原理,解出了关联噪声和周期信号共同驱动的 非对称双稳系统的近似福克-普朗克方程,并求解了其稳态概率密度函数。在此基础上,分析了乘性噪声强度D、加性噪声强度Q、 噪声间关联系数λ, 周期信号振幅A、频率Ω以及系统非对称参数r 等对稳态概率密度分布曲线的影响。结果表明: 1)噪声强度及其关联、周期信号振幅、 系统非对称参数的改变均能引起稳态概率密度分布曲线单峰结构和双峰结构之间的转换, 即能够诱导非平衡相变产生; 2)周期信号频率改变时,没有非平衡相变发生; 3)当系统非对称参数为零时,稳态概率密度分布 曲线具有关于x=0的对称结构;当系统非对称参数不等于零时,其对称结构被破坏。

实验研究了308 nm准分子激光皮肤治疗仪激光传输系统中光纤的传输特性。 比较了紫外扩展型液芯光纤、集束石英光纤、普通液芯光纤三种不同类型的光纤在不同的激光输出功率、工作 时间等条件下的传输效率,紫外扩展型液芯光纤的传输效率达到70%;测量和分析了在激光传输过程中液芯光纤 对激光光强分布的改善和匀光作用,输出光束光场均匀性小于±4.5%。实验表明,基于液芯光纤的激光传输 系统对于308 nm紫外激光具有较好的激光传输效率、匀光效果和工作稳定性。

为了研究液体中重金属元素的双脉冲激光诱导击穿光谱,通过双脉 冲激光诱导击穿光谱(Double pulse laser induced breakdown spectroscopy, DP-LIBS)技术, 对竖直流动的CuSO4 水溶液样品中Cu元素激光诱导击穿光谱的特性进行测量和分析。 实验中使用两台532 nm Nd:YAG激光器作为激发光源,等离子体信号通过光栅光谱仪和CCD进行采集。实验考察了DP-LIBS积分延时、 激光脉冲间隔等参数对LIBS信号的影响。研究结果表明Cu元素双脉冲激发时的等离子体特征谱线发射强度 是单脉冲激发时特征谱线发射强度的2倍左右,信噪比约为3.3倍,当两束激光脉冲间隔2～3μs时, 谱线发射强度有最大增强,最后由定标曲线拟合结果得到Cu元素在双脉冲检测限为9.87 mg/L,比单脉 冲LIBS提高了约6倍,实验结果为双脉冲LIBS技术应用于水体中重金属快速检测提供了依据。