针对光波在负-零-正折射率超常介质平板结构中的传播,利用Artmann的稳态相位法研究了 光学Dirac点附近的透射横向位移特性。讨论了横向位移随入射角度、频率和平板厚度的变化关系,发现 该结构中的横向位移可以达到波长的几十甚至几百倍之多并且在Dirac点附近能够实现正负变化。 进一步研究了全反射情形下的横向位移特性和光子隧穿现象,证实了横向位移的Hartman效应。另 外,由于材料的特殊线性色散,发现横向位移在靠近临界角时,随着角度增大而减小;而在远离临 界角时随着角度增大而增大。研究结果将在集成光学和光学器件方面产生应用可能,也将进一步促 进石墨烯量子结构中电子传播的类光学现象研究。

利用最低有效位的思想,提出了一个量子图像水印方案。在该方案中,嵌入 者通过置换载体图像灰度 值的某一个比特把水印图像嵌入到量子载体图像的某些像素中,这些像素由一个私钥决定。只有拥有这个私 钥的版权者才可以在不知道初始载体图像的前提下提取出水印信息。分别设计了嵌入和提取算法的量子电路 图,并给出了该水印算法的计算机仿真。通过比较嵌入载体图像和初始载体图像之间的峰值信噪比,说明 提出的水印方案实现了不可见性。实验结果也表明,提出的水印方案具有良好的可伸缩性。

针对人脸识别中存在遮挡而影响识别性能的问题,提出了一种利用快速加权主成分分析(FW-PCA),检测遮 挡区域的鲁棒人脸识别算法。利用FW-PCA检测输入图像的遮挡区域,将其与图库图像的遮挡 区域进行比较;利用局部二值模式匹配确定最优权重系数,利用相位相关算法匹配确定遮挡掩码; 计算每个测试图像的匹配得分,并利用最近邻分类器完成人脸识别。在FRGC2和UND人脸库上的实验 结果表明,此算法的识别率可高达99.6%,相比其他几种较新的人脸识别算法,取得了更好的识别性能。

面向图像复原问题,提出一种非局部的全变差图像复原方法。该方法将传统的 全变差模型拓展为非局部变差模型,充分利用非局部子块对结构的保持作用,进一步提高复 原图像的质量。此外,为了解决上述的非局部全变差模型,引入算子运算简化目标函数, 再利用迭代的Splitting算法对其进行交替求解,提高收敛精度。实验结果表明,此算法 在视觉效果和客观评价指标两方面均优于传统算法。

针对尺度不变特征变换 (Scale-invariant feature transform, SIFT) 算法在关键点特征描述向量阶段计算复杂并且维数较高的现象,提出了一 种基于压缩感知理论的SIFT算法。通过压缩感知理论的稀疏特征表示方法,对SIFT关键点特征 向量进行提取,将高维梯度导数向量降到低维稀疏特征向量,降低了关键点描述向量维度。采 用欧式距离作为关键点的相似性度量, Best-Bin-First(BBF) 数据结构避免穷举,使数据的运算量大为减少。实验结果表明,新算法对存 在仿射变换的医学图像配准性能优于传统SIFT算法,与当前改进型的SIFT算法相比,本文算法的实时性明显增强。

通过两个步骤,构造了广义 Zakharov-Kuzentsov方程的无穷序列类孤子新解。利用首次积分与函数变换,把一种非线性常微分 方程转化为几种常用的辅助方程,并获得了几种常用辅助方程的新解、B?cklund变换和解的非线性叠加公式。 借助一系列的变换与符号计算系统Mathematica,构造了广义 Zakharov-Kuzentsov方程的无穷序列类孤子新解。

为了对同向抽运光纤拉曼放大器的功率转换效率进行研究,由耦合方程出发, 理论推导出功率转换效率的解析解,采用数值计算的方法详细分析不同物理因素对功率 转换效率的影响。结果表明:功率转换效率先随着光纤长度和单位面积的拉曼增益系数增加而 增加,当增加到最大值时保持数值不变;小信号时,初始信号光功率对功率转换效率的影响较小;大 信号时,功率转换效率随着初始信号光功率增加而快速增加;功率转换效率和初始抽运光功率呈抛物 线曲线关系;抽运光与信号光的频率比增加时,功率转换效率减小。

在非旋波近似下,通过采用相干态正交展开的方法,在非旋波近似下对薛定谔猫态光场与V型三能级原子 相互作用系统的量子特性进行了研究。精确求解了V型三能级的能谱,并判断了系统的保真度。 演化问题的结果表明:当原子初态处于基态时,随着初始光场强度的增大,奇相干态和偶相 干态的二阶相干度的振幅减小,且表现出聚束效应与反聚束效应的临界状态。当原子初态处于叠加 态时,随着初始光场强度的增大,奇相干态和偶相干态的二阶相干度的振幅减小,且表现出聚束 效应。当系统耦合系数减小,光场二阶相干度的振荡幅度减小,光场呈现反聚束效应。

提出了使用GHZ的三粒子纠缠态作为量子信道来实现三个未知量子纠缠态的秘密共享,并 对方案的安全性进行了证明。该方案通过对粒子进行三粒子GHZ态的测量和X基测量,最后使用相 应的幺正变换来实现三个量子位的秘密共享。与相关文献相比,此方案既完成了对未知三粒子纠 缠态的秘密共享又没有增加量子信道的实现难度,为共享更多位的量子秘密共享方案提供了理论依据。

差分相移系统有成钥率高,编码速率快,抗干扰性能强,传输距离大等特点。 在分析普克尔斯效应的基础上,提出基于差分相移系统的混合编码设计方案,该方案中发 送端通过运用普克尔斯效应进行偏振、相位、时间的混合编码,接收端利用相位干涉和测量 时间的控制进行解码。与传统差分相移编码系统分析比较,增加了差分相位编码的相关性,有效 提升了差分相位编码的实际安全性,进一步提高了量子密钥的成钥率。

借助于狄拉克的正则量子化原理,对电容耦合的双约瑟夫森结电荷量子比特体系实施量子化。 考虑到平行于约瑟夫森结面的磁场对结电流的影响,提出了一种新的电荷量子比特的调控方法,并且讨论了 外加磁场作用下体系量子态时间演化的拉比振荡现象及纠缠特性。结果表明,利用该体系可以制备纠缠态, 改变外加磁通Φ1和Φ2的大小能够实现对电荷量子比特及其纠缠态的有效调控。

通过采用有序算符内的积分技术(IWOP技术)，对介观LC电路量子化方案所得到的哈密顿量进行了分析， 探讨了该方案下LC电路电容、电感、外源流在突变时所产生的量子压缩效应。结果标明：电容突变反映在正交组q呈现压缩效应；电感突变反映在另一正交相p呈现压缩效应； 而外源流的非线性突变反映出来的是数-相压缩。

借鉴阻尼谐振子正则量子化的方法,实现了对耗散介观RLC串并联电路的量子化,并 在此基础上,研究了真空态下电路中电荷和自感磁通链、电压和电流的量子涨落。结果表明,电路 中电荷和自感磁通链、电压和电流在真空态下都具有各自的量子涨落,且量子涨落及量子涨落积的 大小皆与电路中的器件参数有关,并随时间按指数规律衰减。

磁流体的有效介电常数εliq 与磁性粒子体积分数P和外加磁场因子α∥ 有关。计算了水基MnFe2 O4 磁流体的有效折射率随纳米磁性粒子体积分数P和外加磁场强度因子α∥ 的变化关系,发现通过调节α∥ 的大小可实现不同纳米磁性粒子体积分数的磁流体具有相同的有效折射率。应用传输矩阵法, 数值模拟了水基MnFe2 O4 磁流体中P为0.745时结构为(AB)8C(BA)8的一维磁流体掺 杂光子晶体的透射谱。结果表明:缺陷模磁流体nc的增大出现红移现象,即缺陷模中心 波长随nc的增大而变长,最大改变量为36.6 nm。讨论了缺陷模品质因子Q, 发现缺陷模半峰值带宽不变,Q与缺陷模波长 随nc的变化具有相同的线性变化特性,即Q 随有效折射率的增大而增大。

针对连续分布式布里渊光纤传感器的传感特性与阈值问题,根据光纤中泵浦光与斯托克斯光之间 耦合波方程,推导出布里渊散射阈值的关系式。通过计算分析该关系式与入射光的脉冲宽度、光纤 半径和温度的关系,提出了基于脉冲光布里渊散射的阈值理论估算模型。在实验中,利用布里渊光 时域反射仪系统,得出了脉冲光布里渊阈值特性,并与理论模型的结果进行对比分析,实验证明了 该脉冲光阈值模型的结果与实验得到的布里渊阈值能够较好地吻合。

主要研究空间光孤子在非线性克尔介质的线性折射率受到双势垒调制时的传播行为。 采用数值模拟的方法,讨论了在两种不同类型对称双势垒的作用下,单孤子和双孤子的空 间传播行为。数值模拟结果显示,在双势垒的作用下,单孤子能表现出摆动、遂穿和导向 行为,双孤子能表现出导向行为。因此,通过合理设计诸如调制深度、垒间距、单垒的宽度 等双势垒参数以及初始中心偏移和入射角度等入射光束参数,可以实现孤子的捕获和控制。

应用一套新的动力学蒙特卡洛方法模拟化学气相沉积生长Cu薄膜，铜原子随机生长在平方(100)同质晶格上。生长包括几个基本的过程： 沉积，表面扩散，原子吸附，原子对成核,岛状生长等。薄膜的生长质量被诸如表面熵的一些参数所描述，表面熵是类比信息熵在 通信领域的应用所提出的一个新的概念。 发现低温和较低的覆盖层数往往伴随着粗糙的膜的表面，直到达到临界温度后不再变化， 这些结论和实验的结果相一致。改变了传统的对薄膜粗糙度的定义，同时发现仅仅用粗糙度这个参数描述薄膜表面粗糙情况是不恰当的。 最后对比结果解释了提出表面熵这个新概念的合理性。

引入了一种可以直观展现出聚合物体异质结太阳能电池伏安特性的数值模型,该模型主要研究由双 分子复合以及温度和电场效应下自由载流子产生的机制。该机理在聚合物材料中得到很好的体现,材料中 空间电荷效应只起到微弱的作用,从而在模型中形成相对恒定的电场。此外,在短路条件下只有7%的自由 载流子由于双分子复合而消失。理论模型及结果表明在PPV/PCBM太阳能电池中随着空穴迁移率的增加和减 少受体0.5电子伏特将得到5.5%的最高转换效率。

推导了准线性光传输系统中受信道内四波混频、信道内交叉相位调制等信道内非线性效应 影响的非线性传输方程,搭建了可构成多种色散管理方案的仿真传输链路,对10 Gb/s、40 Gb/s、 100 Gb/s、160 Gb/s等四种不同速率的准线性光传输系统的色散管理方案进行了数值分析,分析了 幅度抖动与定时抖动的关系,幅度抖动与系统Q值的关系,以及脉冲初始功率与系统Q值的关系。 首次得到了单信道准线性光传输系统的最优色散管理方案与系统传输速率相关,并且随着系统传输 速率的增加,前色散补偿部分的比例应逐步减少、后色散补偿部分的比例应逐渐增加并可量化的结论。