三能级系统的(1+1'+1')共振电离动力学的理论研究

根据三能级系统三光子共振激发过程,建立了求解各能级布居数和电离效率的速率方程组,通过拉普拉斯变换方法,得到了在多光子激发电离过程中各能级布居率和电离效率的解析表达式,并运用该表达式研究了铯原子在典型实验条件下,基态6s(S1/2)相继吸收2个光子到达共振态6p(P3/2)、7d(D3/2)后再吸收一个光子电离的(1 1' 1')过程中,各激发光强度以及激光脉冲宽度对各共振激发态布居率和电离效率的影响,并得到了各能级分别抽空时激发光强度必须满足的条件.     

双共振三光子吸收的偏振效应的研究

本文使用光学——光学双共振(OODR)技术,在Br_2分子中产生三光子跃迁。三光子跃迁是通过两个步骤完成的:(1) 使Br_2分子由基态X~1∑_g~+激发到中间态B~3Π(O_u~+),(2) 从B~3Π(O_u~+)态到离子对态F(O_u~+)发生二光子跃迁,详细研究了关于二光子跃迁几率的偏振效应。     

三光子PET成像的Monte Carlo模拟与解析几何重建

为验证利用正负电子对三光子湮灭事件进行PET(positron emission tomography)成像的原理,对正电子释放,正负电子对三光子湮灭,γ光子的输运和接收等物理过程用Geant4程序进行了Monte Carlo模拟。根据动量守恒和能量守恒定律,提出由3个γ光子的位置和能量直接计算湮灭位置的解析几何重建算法。进一步研究了探测器能量分辨率对重建图像分辨率的影响。结果表明:具有理想位置分辨能力的探测器对662keV的γ光子能量分辨率为16%时,重建图像断层内分辨率为1.6 mm,轴向分辨率为0.16 mm。     

多光子共振过程的有效哈密顿量

本文用正则变换的方法推导了量子光学中多光子共振过程的有效哈密顿量。计算到三阶微扰项,其结果可用于双光子及三光子共振过程。     

用飞行时间质谱技术研究丙酮的多光子电离

基于飞行时间质谱(TOF)研究了丙酮分子3p里德堡态光谱和丙酮离子的光解离.在320-337nm激光波长范围内,采用线极化双光子共振增强多光子电离技术研究丙酮分子3p里德堡态的的光谱,观察到了新的跃迁谱带.除母体CH3COCH3+离子之外,同时观察到了碎片离子CH3CO+和CH3+.由CH3COCH3+、CH3CO+和CH3+离子信号强度与激光能量的依赖关系导出这些离子产生的光子级数,分别为三光子、四光子、四光子过程.CH3CO+和CH3+是由基态的CH3COCH3+离子再吸收一个光子后裂解产生的.对CH3COCH+3(X)+1.hv→CH3CO++CH3和CH3COCH3+(X)+1.hv→CH3++CH3CO解离通道,分别由CH3CO+和CH3+离子TOF峰形获得了这两个解离通道的平均平动能释放.     

非平衡系统的有序结构

从1979年开始,笔者对非平衡系统,特别是反应扩散系统和激光系统的非平衡相变和不稳定性进行的长期研究工作,完成了一组研究论文,所取得的研究成果主要有如下两个方面: 一、激光系统与反应扩散系统有序结构的理论研究1.1982年完成题为《三光子参量系统中的非线性波-波相互作用》的研究。研究结果表明,在三光子参量过程中存在着阈值,当驱动光束的强度超过阈值时,就会呈现出从无序到有序的转变现象。2.在〔1〕的基础上,接着又完成了题为《四光子参量系统中的非线性波-波相互作用》的研究。研究结果表明,在四光子参量过程中也存在着阈值。但其阈值与诱导     

无Doppler三光子吸收光谱初探

本文应用密度矩阵方程对四能级耦合跃迁进行了计算,得出了三光子吸收过程所占的几率与光强的三次方成正比的具体结果;在三光子吸收过程中,可以消除Doppler效应而得到高分辨率光谱,文中又计算了无Doppler三光子跃迁几率。     

约束条件抽样方法简介

本文着重介绍按约束条件抽样的Monte Carlo方法。在此基础上计算了正负电子三光子湮没的光子角分布。结果与量子电动力学(QED)的预言一致。     

一种掺铒离子化合物的上转换发光的研究

合成了一种新型掺Er 离子化合物的上转换发光材料,测量了此材料在短波段的上转换发光光谱和激发光谱,初步研究了它们在短波段的上转换发光过程:短波段的上转换发光分别为三光子或四光子过程.还比较了掺杂敏化剂和不掺敏化剂两种情况下的上转换发光的变化情况     

正负电子三光子湮灭的光子角分布

本文采用两种不同的方法全面计算正负电子三光子湮灭的光子角分布,两种方法所得结果基本一致。本文还给出了描述三光子发射方向的随机变量α_1,α_2,α_3的联合概率密度函数。     

相对论性电子与强场作用的非线性理论

研究了相对论性电子在强激光场中的非线性康普顿散射,进而导出散射光子频率的表达式.结果表明:当散射角为0时,电子仅仅充当了“耦合器”的作用,并存在n倍频效应.当散射角为π时,若电子和光子对撞,散射光子的频率随电子吸收光子数n的增大而增大,随激光场强度增强而减小;若光子追上电子而发生碰撞且散射光子被反弹时,可实现激光场对电子的有效加速.     

三能级系统的（1＋1′＋1′）共振电离动力学的理论研究

根据三能级系统三光子共振激发过程，建立了求解各能级布居数和电离效率的速率方程组，通过拉普拉斯变换方法，得到了在多光子激发电离过程中各能级布居率和电离效率的解析表达式，并运用该表达式研究了铯原子在典型实验条件下，基态6s（S1／2）相继吸收2个光子到达共振态6p（P3／2）、7d（D3／2）后再吸收一个光子电离的（1＋1′＋1′）过程中，各激发光强度以及激光脉冲宽度对各共振激发态布居率和电离效率的影响，并得到了各能级分别抽空时激发光强度必须满足的条件．     

超快演化光场的含时二阶关联特性研究

基于蒙特卡洛(Monte Carlo)算法,模拟并分析了超快演化发光动力学过程中的光子探测事件;研究了含时光子二阶关联函数的数值计算方法,以及多种误差因素对光子二阶关联函数的影响.结果表明,同步时间抖动(初始时刻漂移)使得在初始时刻光强剧烈变化区域的含时二阶关联函数值显著偏大,同时导致了时间积分的二阶关联函数在任意时间延迟下的值偏大.背景光子计数的存在使得热态光的零延迟二阶关联函数值明显地趋近于1.该研究为复杂光场的光子二阶关联函数的理论研究提供了一种简化模拟方法,并为后续进行超高时间分辨的光子二阶关联实验测量提供了理论支持和数值分析方法.     

二能级原子与增光子相干态光场相互作用的非经典特性

通过建立二能级原子与增光子相干态光场相互作用的多光子Janes-Cumming模型,用数值模拟方法研究原子布居概率随增光子数m的变化特性,并讨论了原子偶极矩正交分量的压缩效应.计算结果表明,在增光子数m增大时(m≤2),原子布居概率随时间变化呈现周期性的塌缩与恢复,而原子偶极矩分量在增光子数m=1,2时产生压缩.     

用多个光子晶体实现量子纠缠态的稳定性

量子纠缠态的纠缠度随传播距离增加或外界干扰而变小,  在光与环境相互作用的退相干效应下,  可使纠缠度降低或不再纠缠.  基于此, 设计一组一维光子晶体, 当两光子或三光子的纠缠光通过该组光子晶体, 且叠加参数c1=0.03~0.98时, 纠缠度E=0.8~1, 从而使量子纠缠态可远距离传输, 更好地实现量子通信.     

卟啉材料在激光防护上的应用

研究卟啉材料的激光防护特性.基于卟啉-蒽化合物的分子结构特点及其光子吸收截面计算公式,研究了卟啉-蒽化合物的双光子和三光子吸收特性.结果表明,卟啉-蒽化合物具有很好的非线性光学吸收效应,其光学吸收谱可以覆盖很宽的波长范围,这种非线性光学吸收效应可以用于抵御不同波长激光武器的攻击.     

多光子泵清过程的Dressed变换及共振荧光

提出了一二能级原子的Ｋ光子（Ｋ≥３）泵溥过程的Ｄｒｅｓｓｅｄ变换方法，并研究了其振荧光现象着重讨论了三光子泵浦情形，发现其Ｄｒｅｓｓｅｄ变换式与单光子和双光子泵浦情形比较呈现出规律性，其共振荧光仍为三峰结构，但Ｄｒｅｓｓｅｄ原子的双光子荧光跃迁速率是其单光子荧光跃迁速率的四倍．     

Tm~(3+)/Yb~(3+)共掺新型氟氧化物玻璃上转换发光

在980nm近红外激光激发下,Tm3+/Yb3+共掺的新型氟氧化物玻璃呈现了强烈的上转换蓝光、红光和近红外光发射.随着Tm3+和Yb3+含量的增加,上转换蓝光和红光的强度都先增大后减小,它们的最佳掺杂物质的量分数分别为0.06%和3%.对上转换发光强度和激发光功率的关系进行了研究,研究表明上转换蓝光和红光发射都是三光子的吸收过程,近红外光的发射是两光子吸收过程.     

微加工中几何尺度对太赫兹光子晶体传输性质的影响

太赫兹(THz)光子晶体的研究在近些年得到快速发展,对其传输性质和相关功能器件的研究都有广泛报道,但现有研究很少从器件微加工和实验要求出发讨论器件的结构设计问题.通过数值模拟,明确了THz波段光子晶体基本几何参数的尺寸范围,重点分析了器件高度和传播方向上周期性单元个数对THz波传输性能的影响.研究结果表明,光子晶体的通带透过率随着光子晶体柱或孔高度增加而显著增加,保证柱或孔高度大于入射光波长是THz光子晶体加工中的一个重要要求;光子晶体沿传播方向行数越多,光子禁带内的透过率就越低,消光比越高,通带边沿就越陡峭,但通带的透过率会随着器件长度增加而下降,设计器件时需要折中考虑这两个因素的相互制约关系,确定最佳器件尺寸.研究结果为THz光子晶体的器件结构设计和微加工工艺设计提供理论指导.     

硅介电波导管的光子与声子双重带隙（英文）

通过平面波展开法,我们对一种特殊的硅介电波导管的声子能带结构与光子能带结构进行了理论研究.为了同时产生光子带隙和声子带隙,在通常的波导管结构中设计了一种周期性的桩型结构.研究发现：在适当的结构参数条件下,一个完整的声子带隙和特定极化对称性的光子带隙可以同时得到.