纳米磁性颗粒小点阵体系的动力学响应

通过数值解Landau Lifshitz Gilbert(LLG)方程,来研究一个具有垂直各向异性的N×N平方点阵结构的单畴铁磁颗粒体系的动力学响应.由于磁性颗粒间的偶极相互作用,我们发现存在三种不同的典型磁矩构形分布.这些构形由磁晶各向异性和磁偶相互作用之间的竞争所决定.磁性粒子的点阵几何构形是影响磁矩翻转的重要因素,偶极相互作用的增强,引起不同位置的颗粒磁矩发生先后顺序的翻转.当初态所有颗粒磁矩都平行于 z方向,且颗粒间的偶极相互作用不足以使磁矩发生耦合翻转,反转某个磁矩所需的最小翻转场将比反转单个(即无偶极相互作用)磁矩时所需的最小翻转场小得多.该种效应随着颗粒间距的增加,将明显地减弱,最小翻转场很快地增加且趋于反转单个磁矩时所需的最小翻转场.当所有颗粒磁矩处于各种不同初态时,弱偶极相互作用加宽了翻转场的取值范围.     

耗散准模腔场与激子相互作用的量子统计性质

研究了耗散准模腔场与激子相互作用的量子统计特性 ,给出了当腔场初始处于真空态而激子处于真空态与粒子数态大于 2的叠加态时的腔场与激子能量交换的表达式。研究结果表明 ,激子和腔场可以呈现亚泊松分布状态 ,激子与腔场之间的关联是经典的 ,不存在Cauchy Schwartz不等式的偏离现象。     

耗散准模腔场与激子相互作用的量子统计性质

研究了耗散准模腔扬与激子相互作用的量子统计特征，给出了当腔场初始处于真空态而激子处于真空态与粒子数态大于2的叠加态时的腔场与激子能量交换的表达式。研究结果表明，激子和腔场可以呈现亚泊松分布状态，激子与腔场之间的关联是经典的，不存在Cauchy-Schwartz不等式的偏离现象。     

金属-有机-金属电激发表面等离激元器件

在p型硅衬底上,制备了金属有机金属(metal-organic-metal,MOM)电激发表面等离激元器件。器件结构是p-Si/Au/V2O5/NPB/Alq3:DCM/Sm/Au,掺杂DCM的Alq3为发光层。高倍显微镜下,器件侧面发光图像显示,绝大部分光被限制在双金层结构波导中传播。采用微区共焦拉曼光谱仪,分别测量了侧面出射的非偏振模式、TM模式和TE模式电致发光谱。TM模式强度约为TE模式强度的2倍。分析认为,具有TM偏振特性的表面等离激元(surface plasmon polariton,SPP)在侧面电致发光中起重要作用。发光体的能量耗散谱表明SPP模式能量约占总能量65%。利用时域有限差分法(finite-different time-domain,FDTD)对简化结构进行模拟,得到了泄漏模和SPP模式的二维电场强度分布。     

亚纯函数的Borel方向

设f(z)与g(z)是复平面上的两个非常数亚纯函数,令h(z)=f(z)g(z).研究了当σ(h)=+∞时,h(z)的无穷级Borel方向与f(z)及g(z)的Borel方向之间的联系,作为推论并证明了当h(z)=f(z)+g(z)时,也有类似的结论.     

金属-有机-金属电激发表面等离激元器件

在p型硅衬底上, 制备了金属-有机-金属(metal-organic-metal, MOM)电激发表面等离激元器件。器件结构是p-Si/Au/V₂O₅/NPB/Alq₃:DCM/Sm/Au, 掺杂DCM的Alq₃为发光层。高倍显微镜下, 器件侧面发光图像显示, 绝大部分光被限制在双金层结构波导中传播。采用微区共焦拉曼光谱仪, 分别测量了侧面出射的非偏振模式、TM模式和TE模式电致发光谱。TM模式强度约为TE模式强度的2倍。分析认为, 具有TM偏振特性的表面等离激元(surface plasmon polariton, SPP)在侧面电致发光中起重要作用。 发光体的能量耗散谱表明SPP模式能量约占总能量65%。利用时域有限差分法(finite-different time-domain, FDTD)对简化结构进行模拟, 得到了泄漏模和SPP模式的二维电场强度分布。     

双波长NO-PLIF法测量激波马赫反射温度场的实验研究

利用双波长NO-PLIF法,研究激波管内运动激波在15°斜劈上的马赫反射的温度场分布.实验中以NO作为温度测量的示踪剂,分别选取波长为225.072nm和225.282nm的染料激光作为激发光,获得了较好的荧光图像.对激波在斜劈上的马赫反射流场的波前、波后和反射区的温度分布进行了实验测量,结果表明:NO的荧光强度对温度的敏感程度与激发波长有关,当波长为225.072nm时,荧光强度随温度变化不明显,当波长为225.282nm时,荧光强度随温度变化而剧烈变化.实验测得的温度分布相对数值模拟的误差在15%以内,这表明该方法具有较高的精度,具有一定的工程应用价值.     

关于二阶线性复微分方程解的Borel方向

利用亚纯函数的Nevanlinna值分布理论,研究了二阶线性复微分方程f"+A(z)f'+B(z)f=0的解的Borel方向,其中A(z)是满足杨不等式极端情况的整函数.证明了当B(z)满足适当条件时,方程的每一个非平凡解为无穷级,并且计算了方程解的Borel方向的个数.     

采动煤岩体能量区划及动力灾害防治分析

基于动力灾害发生机理研究的基础上,分析了采场大范围围岩系统能量控制下的演化机制,旨在为煤矿动力灾害防治提供理论依据。根据采场围岩的变形破坏分布特征和能量在采场围岩中的赋存状态及活动特征,将支承压力范围内围岩分为能量耗散释放区、能量激活敏感区和能量稳定存储区,进一步分析了围岩应力分布与能量分布的关系及影响因素,对能量区划特征和系统能量构成进行了阐述,分析了不同能量区发生变形破坏失稳的能量条件,指出能量激活敏感区是防治煤岩体动力灾害的重点区域,为了避免煤岩体在采动或外部扰动影响下发生动力灾害,应采取措施在静态变形的情况下扩大能量释放耗散区区域面积,减小能量激活敏感区区域面积。尤其是随着采场的持续推进,采场结构不断发生变化,上覆岩层荷载将发生周期性改变,围岩能量区划特征及其激活条件也将受到影响,围岩静态能量被激活后,将表现为动态形式的突变,不同的采场结构参数对应的采场围岩系统状态发生动力灾害的危险性程度不同。     

准一维磁性隧道结中的散粒噪声

基于自由电子近似,研究了铁磁金属/绝缘体/铁磁金属(FM/I/FM)隧道结中的散粒噪声.计算结果表明:不同自旋取向的电子Fano因子随绝缘体厚度的增大而增大;当绝缘体厚度较小时,上、下自旋电子的Fano因子随入射电子能量的增大缓慢减小,当绝缘体厚度较大且电子能量处于低能区时不同自旋方向的电子Fano因子相同,但在高能区上、下自旋电子Fano因子急剧减小且出现共振特性.此外,上、下自旋电子的Fano因子随两端铁磁体中分子场和磁矩夹角的变化表现出明显的分离特性.上、下自旋电子的Fano因子和隧穿电导随绝缘体厚度和入射电子能量的变化位相始终相反.     

金属材料中激光产生Lamb波的数值模拟

材料表面吸收激光辐照的能量后,产生瞬态温度场进而引起材料表面层的热膨胀,产生超声波．从超声波沿不同方向传播的特性出发,根据激光作用源的特征,建立了热弹性有限元模型,研究了激光和材料相互作用的瞬态过程,包括瞬态温度场和瞬态应力场及其分布．数值模拟结果表明：瞬态温度分布等效于体力源,其中轴向应力将产生纵波,径向应力将产生横波,激光作用在薄金属材料中激发出Lamb波．     

渗漏效应还是缝宽效应-SPP光子晶体等效理论的误差来源

由两种以上的电介质材料周期性的填充到亚波长金属狭缝中组成的系统被称为是SPP光子晶体.它可以产生带隙结构从而有效调控狭缝中的表面等离激元.对于这个系统,用等效理论计算出来的带隙宽度总是比数值模拟出来的结果要大些.对于这一误差的来源,一种猜测是,光波因能够通过金属壁直接传播而有渗漏效应.本文通过时域有限差分(FDTD)模...     

Microwave transmission properties of metamaterials with double sets of square holes

The transmission property of microwave through a kind of metamaterial is investigated experimentally. Such metamaterials are fabricated with a structure of double sets of square holes: subwavelength ones, and small ones whose sizes and spacing are smaller at least one order of magnitude than those of the subwavelength holes. The experimental results show that the peak power of the measured transmission spectra is dependent on the structure parameters of the small holes. The physical origin to create this phenomenon is that the designer surface plasmons sustained by the small holes affect on the transmission property of the microwave passing through the subwavelength holes. The results are promising for proposing some techniques for optoelectronic devices in terahertz and microwave regime.     

Microscopic theory of the extraordinary optical transmission

The phenomenon of extraordinary light transmission through metallic films perforated by nanohole arrays at optical frequencies was first observed a decade ago and initiated important further experimental and theoretical work. In view of potential applications of such structures--for example, subwavelength optics, optoelectronics devices, and chemical sensing--it is important to understand the underlying physical processes in detail. Here we derive a microscopic theory of the transmission through subwavelength hole arrays, by considering the elementary processes associated with scattering of surface-plasmon-polariton (SPP) modes by individual one-dimensional chains of subwavelength holes. Using a SPP coupled-mode model that coherently gathers these elementary processes, we derive analytical expressions for all the transmission spectrum characteristics--such as the resonance wavelength, the peak transmission and the anti-resonance. Further comparisons of the model predictions with fully vectorial computational results allow us quantitatively to check the model accuracy and to discuss the respective impacts of SPP modes and of other electromagnetic fields on producing the extraordinary transmission of light. The model greatly expands our understanding of the phenomenon and may affect further engineering of nanoplasmonic devices.     

电热效应机理分析

分析了电热产生的机理,认为,绝缘体材料中的电热是由于外电场作用使价电子能态升高,改变了构成材料的价电子空间位置,使得晶格势场分布发生了变化,价电子系统处于高能状态.价电子系统由高能状态向低能状态转变的过程,对应于导体由热学非平衡态向平衡态——热学最可几状态转变,此时以热的形式放出多余能量,即表现为电热.导体载流时,载流子在作宏观定向运动,当其靠近原子实时,由于在晶格势场中的能态降低,故以热的形式放出多余能量,这就是通常所说的电流热效应.其实,电热与载流子宏观定向运动无关,例如,处于超导载流态的超导体内,虽然有载流子的宏观定向运动,但没有电热产生.电热产生是与价电子能态变化紧密相关的.     

高雷诺数时分离盘长度对圆柱绕流特性的影响

使用大涡模拟方法,研究了高雷诺数时分离盘长度对圆柱绕流特性的影响,对不同长度分离盘下作用在圆柱体上的升力系数、拖曳力系数以及尾部流场的无量纲漩涡泄放频率(strouhal数)以及漩涡泄放形态进行了对比分析.分析结果表明:依据升力系数以及拖曳力系数随时间历程的变化特性可以将分离盘长度大致划分为3个区间,分别为稳定区间Ⅰ(分离盘长度L=0D时,D为圆柱直径)、非稳定区间Ⅱ(L=0.5D-1.0D)以及再稳定区间Ⅲ(L=1.5 D-8.0D).当分离盘长度从区间I变化到区间Ⅱ时,Strouhal(Sr)数出现突降;当分离盘长度从区间Ⅱ变化到区间Ⅲ时,Sr出现突升.随着分离盘长度的增加,圆柱尾部流场的漩涡泄放形式从2S模式(即从圆柱两侧每次只泄放单个漩涡)逐渐转化为2P模式(即从圆柱两侧每次同时泄放2个漩涡).     

套管井不同胶结状况下声波测井响应及其时频特征

利用自制的模型井,在实验室内研究了套管井第一界面不同类型的水泥胶结窜槽的声波测井响应特征,基于Choi Williams内核的Wigner Ville分布,对该声波测井响应进行了时频分析。结果表明,发射和接收探头同时处于胶结良好区域或者发射和接收探头之间存在夹角小于180°的周向窜槽时,时频分布图中具有3个幅度不等的能量峰,能量分布范围比较宽;当发射和接收探头之间存在夹角大于180°的窜槽时,时频分布图中仅有2个能量峰。发射和接收探头之间未胶结区域越不规则,其能量峰越不容易区分。当发射和接收探头同时处于自由套管内时,仅有1个幅度较高的单一能量峰,并且其能量分布范围(对频率)减小。     

Channel plasmon subwavelength waveguide components including interferometers and ring resonators

Photonic components are superior to electronic ones in terms of operational bandwidth, but the diffraction limit of light poses a significant challenge to the miniaturization and high-density integration of optical circuits. The main approach to circumvent this problem is to exploit the hybrid nature of surface plasmon polaritons (SPPs), which are light waves coupled to free electron oscillations in a metal that can be laterally confined below the diffraction limit using subwavelength metal structures. However, the simultaneous realization of strong confinement and a propagation loss sufficiently low for practical applications has long been out of reach. Channel SPP modes--channel plasmon polaritons (CPPs)--are electromagnetic waves that are bound to and propagate along the bottom of V-shaped grooves milled in a metal film. They are expected to exhibit useful subwavelength confinement, relatively low propagation loss, single-mode operation and efficient transmission around sharp bends. Our previous experiments showed that CPPs do exist and that they propagate over tens of micrometres along straight subwavelength grooves. Here we report the design, fabrication and characterization of CPP-based subwavelength waveguide components operating at telecom wavelengths: Y-splitters, Mach-Zehnder interferometers and waveguide-ring resonators. We demonstrate that CPP guides can indeed be used for large-angle bending and splitting of radiation, thereby enabling the realization of ultracompact plasmonic components and paving the way for a new class of integrated optical circuits.     

无限长输液管弯曲波的传播特性

从结构振动波的角度探讨了无限长输液管中结构振动特性，结果表明，在无阻尼条件下，弯曲波可分成两组，一组为沿正、反方向的传播波，另一组为沿正、反方向的衰减波．在有阻尼条件下，弯曲传播波变为沿正、反方向的远场波，同时衰减波成为正、反方向的近场波．研究了它们随阻尼、流速和频率参数的变化规律     

飞秒激光脉冲经小孔衍射后的近场光强节点

应用数值求解格林函数的方法，计算模拟了飞秒脉冲通过亚波长小孔的衍射光场. 首先将具有高斯时间轮廓的飞秒脉冲展开成一系列简谐光波的叠加，对每一个频率的简谐光波进行数值计算，得到该频率的衍射光场的空间分布, 然后对所有频率的衍射光场进行反傅里叶变换得到光场随时间的变化.分析发现,飞秒脉冲通过小孔后沿界面向小孔两边传播，并且在该传播过程中, 衍射光场会在介质的分界面上和在接近界面的区域中形成光强的节点.