用于单光子计数系统的冷却器的研究

用单光子计数系统探测绝缘聚合物的电致发光来测试聚合物老化击穿性能,比传统的计算空间电荷畸变的方法准确度更高,而单光子计数系统的总灵敏度受光电倍增管噪声及量子效率影响很大.采用半导体制冷与水冷双重冷却的方法研制了单光子计数系统冷却器,经实验证明该系统大大降低了光电倍增管的噪声,提高了量子效率,从而提高了计数器的总灵敏度,为聚合物性能测试、新型绝缘材料的开发利用提供了更加准确可靠的新方法.     

一种新型多通道光子符合仪

提出并实现了一种小型、快速且稳定的八通道光子符合仪.此仪器采用高速ECL逻辑电路、FPGA可编程器件和USB2.0高速接口,能够同时统计八通道单光子检测器所有可能的单个或符合事件,且其平均处理速度最高可达到12.5 M事件/秒.此仪器在统计结果中还加入了辨别事件到达顺序的时间信息,再配合PC及其应用程序可实时监测八个通道中的任一路或符合事件.通过实时监测来调整单光子检测器及其前端的光路使其工作在最佳状态.同时此仪器还实现了不丢失地记录发生的间隔在13 ns(激光器的重复频率为76 MHz)时的事件.     

空间目标单光子探测建模及实验验证

为了对空间单光子探测系统的科学设计和性能评估提供有效的指导, 我们针对空间目标单光子探测系统进行仿真建模, 分析并推导了激光回波功率和回波光子数公式, 利用所建立的模型对探测系统进行仿真,得到激光回波光子数模型仿真值; 通过具体的地面模拟实验对应用在空间目标探测中的单光子探测器（SPAD）进行定标后,得到定标性能曲线,再通过具体的室内目标探测实验得到激光回波光子数实验值。两者进行对比,结果表明,实验验证所建模型有效且可行。     

基于干涉型分布式光纤技术的水下管道泄漏检测实验分析

为解决复杂水下管道的泄漏检测问题,以干涉光路为基础,构架面向水下管道应用的分布式光纤泄漏检测系统.在水下波导实验室,以直径为200 mm的铸铁沥青输气管道为对象,研究水流波动条件(流速为2～6 m/s)、气压0.5～1.4 MPa下,分析Sagnac原理中零点频率和泄漏点在宽频范围内的对应关系,建立零点频率分辨率和定位的关系,消除水下环境干扰信号的影响.实验结果表明:该系统可用于水下输气管道泄漏检测,对于6.5 km测试间距,可有效测定泄漏源位置,定位误差小于2.0％.     

利用腔衰减进行两原子纠缠态的制备

本文提出了利用衰减腔进行两原子纠缠态的制备方案。当两单光子探测器在探测期限内只探测到一个溢出的光子时,两个在不同腔中的原子以一定的概率处于最大纠缠态。     

Combustion study with synchrotron radiation singlephoton ionization technique

Here we report a combustion endstation at National Synchrotron Radiation Laboratory (NSRL) and some primary experimental results. Synchrotron radiation can provide the tunable vacuum ultraviolet (VUV) photon with the high intensity and the good collimation. VUV photoioni-ation is a single-photon ionization process. Combined with molecular-beam mass spectrometry (MBMS), the VUV single-photon ionization can be applied to detect the combustion products, especially the intermediates and free radicals produced from combustion process. This method is proved to be a powerful tool for combustion study, which could be helpful for developing combustion kinetic models and understanding the mechanism of combustion reactions.     

K-型五能级原子的双重单光子电磁诱导透明

当一个Ξ-型三能级原子的中间态分别被两个控制光场耦合到另一个激发态和基态时,该原子的两个抽运光场所对应的吸收谱出现双重单光子透明.该吸收谱的性质与两个控制光场Rabi频率和基态非辐射衰变率有关.     

基于温度补偿高双折射光纤环镜的边缘滤波解调方法

提出了一种光纤光栅传感解调新方法.系统由1个3dB耦合器、1个传感光纤布喇格光栅、1个双折射光纤环镜和1个探测器构成,高双折射光纤环镜作为边缘滤波器.光纤光栅波长的线性解调带宽为3.6nm.对双折射光纤环镜的温度补偿进行了实验研究,实验表明,封装的高双折射光纤环镜能够补偿高双折射光纤环镜的温度漂移.补偿前的高双折射光纤环镜波长随温度漂移为2.3 nm/℃,补偿后的双折射光纤环镜波长随温度漂移为0.005 nm/℃,远小于未补偿的双折射光纤环镜波长随温度漂移.     

De Broglie wavelength of a non-local four-photon state

Superposition is one of the most distinctive features of quantum theory and has been demonstrated in numerous single-particle interference experiments. Quantum entanglement, the coherent superposition of states in multi-particle systems, yields more complex phenomena. One important type of multi-particle experiment uses path-entangled number states, which exhibit pure higher-order interference and the potential for applications in metrology and imaging; these include quantum interferometry and spectroscopy with phase sensitivity at the Heisenberg limit, or quantum lithography beyond the classical diffraction limit. It has been generally understood that in optical implementations of such schemes, lower-order interference effects always decrease the overall performance at higher particle numbers. Such experiments have therefore been limited to two photons. Here we overcome this limitation, demonstrating a four-photon interferometer based on linear optics. We observe interference fringes with a periodicity of one-quarter of the single-photon wavelength, confirming the presence of a four-particle mode-entangled state. We anticipate that this scheme should be extendable to arbitrary photon numbers, holding promise for realizable applications with entanglement-enhanced performance.     

SSPD的低抖动SFQ信号读数

运用单磁通量量子(SFQ)读取技术的超导单光子探测器(SSPD)可以实现低抖动信号的读出。通过优化SFQ读出电路的电路参数,输入电流灵敏度被改善到10μA以下,且该结果比SSPD典型的临界电流小。实验使用脉冲发生器作为输入脉冲源,结果显示测出的SFQ读出电路的抖动值远低于目前测量装置系统超过15μA的抖动电流值。SSPD连接到SFQ读出电路的测量抖动值在37 ps的半高全宽(FWHM)时的SSPD偏置电流约为18μA,这是对传统的没有SFQ读出电路,抖动为67 ps的FWHM的显著提高。     

基线倾角对相位干涉仪测向的影响

在相位干涉仪测向系统中，通常都认为基线倾角对相位的影响是可以通过几何投影的方法得到等效基线来消除的．针对基线倾角的存在，从相位干涉仪测向原理出发给出了定性的分析，指出了基线倾角给相位干涉仪测向系统带来的测角错误，并通过实验的方法证实了其分析的正确性，在实际工程应用上具有一定的指导意义．     

基于酒精选择性填充光子晶体光纤的Sagnac应变传感器

提出了一种基于酒精选择性填充光子晶体光纤的新型Sagnac光纤环应变传感器,实现了对微小应变的高灵敏度测量.利用酒精对光子晶体光纤的选择性填充使之产生双折射效应,并将已经填充好的光子晶体光纤嵌入到Sagnac干涉环中,实现了Sagnac干涉效应.当给光子晶体光纤施加应变时,Sagnac干涉谱的波峰会随着应变变化而变化,实现对应变的测量.实验结果表明,当微应变在0~3 958时,测量微应变的灵敏度能够达到3.66 pm.同时,本结构具有高灵敏度、高稳定性、抗电磁干扰、易于搭建等优点.     

A Fourier reconstruction algorithm in π-scheme short-scan SPECT

In this paper, an approximate analytical algorithm in the form of direct Fourier reconstruction is obtained for the reconstruction of data functions arisen from π -scheme short-scan single-photon emission computed tomography(SPECT) with uniform attenuation, and the modified central slice theorem is developed. Numerical simulations are conducted to demonstrate the effectiveness of the developed method.     

利用M-Z干涉仪探测光纤光栅反射波长移动的方法

在以Mach-Zehnder（M-Z）干涉仪为中心部件的光纤光栅干涉解调系统中，干涉仪需要工作在两臂正交的状态下，因此，相位反馈控制环节的设计成为系统能否正常运行的关键．给出了该反馈控制环节的设计方法，并提出了一种基于此反馈环节的解调系统设计方案，同时给出了系统仿真结果．     

一种基于小波分时灰度矩与概率神经网络的电网故障诊断方法

为提高电网故障诊断的准确率和速度,提出一种将小波分时灰度矩与概率神经网络相结合的电网故障诊断方法,通过对小波灰度矩进行时间上的划分,计算得到故障发生后电流在不同时刻的灰度矩的值,从而得到小波系数随时间的变化情况;以小波分时灰度矩作为概率神经网络的输入,诊断结果作为输出,实现对电网故障的自动诊断,利用PSCAD/EMTDC对电网不同类型的故障进行了仿真,采用连续小波变换对电网发生短路故障后的暂态信息进行分析,提取其灰度矩信息,利用概率神经网络进行了故障识别。仿真结果表明,小波分时灰度矩具有较强的细节表现能力,可作为电网故障的故障特征,与概率神经网络相结合可有效地实现对电网故障的自动识别。     

融入迈克尔逊-莫雷实验目的的Sagnac效应理想实验

长期以来,光速不变假设被认为得到了迈克尔逊-莫雷实验等的广泛支持,Sagnac效应尤其是推广的Sagnac效应出现后,有人认为是对光速不变假设的否定。但Sagnac效应涉及到非惯性系,能否动摇惯性系中的光速不变假设,出现巨大争议。本文设计了一个理想实验方案,将Sagnac效应与迈克尔逊-莫雷实验目的有机融合。对此实验,相对论将难于预见和解释。该实验有助于打破争论僵局,促进人们对光速问题再认识,挑战相对论。     

三轴光纤陀螺时分复用时序设计

介绍了采用光纤陀螺器件共享、基于时分复用的三轴一体化光纤陀螺的结构及其工作原理.针对时分复用方案的特点,在满足相关器件工作要求的条件下,重点讨论了三轴陀螺时分复用工作时控制信号的工作时序.     

基于单光子激光雷达远距离海上测距的实现

单光子激光雷达具有探测灵敏度高、响应速度快、测量精度高等优势,但在实际工作中易受到背景噪声等问题干扰。针对海面远距离平程目标测量,提出基于高速数字信号全通道实时处理(digital signal process,DSP)研究,通过分析海面上空大气溶胶对激光测量的影响,分析不同的海面能见度对测量系统造成影响的差别,对比相同海域条件下常规测距与单光子测距威力的差别,同时开展适应海面环境的单光子回波通道的数字处理算法研究。在良好天气条件下,对海岸线静止目标53 km大山(发射光学衰减10 dB)探测概率高于95%,对海上38 km运动渔船等小目标进行实时跟踪测量,获得到目标距离信息,且该系统工作稳定可靠。     

双光栅正弦相位调制（SPM）干涉测量技术的发展与应用

简述了正弦相位调制干涉法的发展,重点介绍了双光栅正弦相位调制在物体阶梯表面的高度差、物体表面形貌和振动物体表面形貌的等测量领域的应用,并提出了用双光栅正弦相位调制测量振动物体温度的想法。     

基于相移光栅的Sagnac环滤波器的光谱特性分析

提出了一种基于相移光栅的Sagnac环滤波器的设计.利用Jones矩阵法,建立了该滤波器的理论模型,推导出了传输谱的表达式,并对其进行数值仿真和分析.重点讨论了相移光栅的参量、光纤环臂差对传输光谱的影响.通过数值模拟,得到了具有双带通的梳状滤波特性的传输光谱,可应用于光纤光栅传感和通信系统.