和频过程中的超绝热演化与能量最大转换

基于准相位匹配技术和量子物理中的反向透热补偿方法,提出了一种超绝热条件下信号场能量完全转换成和频场能量的新方案.利用几何旋转面巧妙地揭示出系统附加反向透热补偿项的物理作用机理;类比弹性碰撞的物理过程,形象地说明了附加反向透热补偿修正项后系统能量转换的特性.借助于原子物理中的Bloch矢量法,清晰的展示了系统在超绝热条件下的演化过程,从新的角度图像化的揭示出体系捷径演化物理过程.利用这一新方案可优化系统的绝热演化过程、缩短耦合区间和非线性晶体长度,减少色散效应的影响,且可在较弱泵浦条件下实现高效的和频能量转换.该方案不仅为非线性光学器件的设计提供了一个很好的理论依据,而且其物理思想可普遍应用于多个领域.     

弱磁场下自旋为二的玻色-爱因斯坦凝聚的循环态

在平均场近似下,一些量子多体系统的基态是简并的。当考虑了量子涨落时,平均场能量修正将会解除这一偶然简并。文章研究了弱磁场下自旋为二的玻色-爱因斯坦凝聚的循环态。通过计算二阶量子涨落对平均场能量的修正,找到了系统真正的循环态基态。     

微波场下自旋偏压驱动的量子点输运特性

采用非平衡态格林函数方法,研究了外磁场、微波场对自旋偏压驱动量子点输运特性的影响.数值结果表明:外磁场破坏量子点能级的自旋简并,相应自旋流的共振峰劈裂,电荷流不为零,不能获得纯自旋流;微波场作用下,量子点会有更多的隧穿通道,产生了许多的边带峰,特别是强微波场作用下多光子过程起了重要作用.     

双量子阱中有自旋轨道耦合的场助电子共振隧穿

研究在自旋轨道耦合和周期振动场的作用下,电子隧穿双量子阱结构的透射系数和自旋极化率．通过数值计算发现：隧穿后电子的自旋简并消除,得到与自旋相关的共振峰．电子隧穿宽势阱时出现对称的Breit-Wigner共振峰,而隧穿窄势阱时出现不对称的Fano共振峰．研究也发现通过调节入射能量和中间势垒的宽度,可以改变共振峰的振幅和位置．利用这个原理可以设计可调的自旋过滤器,实现对自旋的调控．     

和频过程中的绝热与透热过程

基于原子绝热布居转移理论和研究方法，研究了和频过程中的绝热和透热物理过程，得到了绝热条件；以绝热和透热过程的新视角阐释了和频过程中能量转换的物理机理,揭示出利用QPM效应实现和频转换过程中能量转换点的位置与透热过程的联系．     

基于延时相干控制的光增益调制

针对传统的弱场光增益相干控制方案中控制参数单一且难以实现精确控制的现状,提出了一种在简并二能级原子体系中利用延时实现弱光增益控制的新方案。方案以一强一弱两个偏振方向相互垂直的序列脉冲作用于简并二能级原子体系中,先由强场预置相干态,然后用有延时的弱场探测该相干体系。通过理论研究弱场的传播特性与延时间的关系,发现利用延时控制可以实现对弱场共振作用的开关控制,并精确调制弱场的增益。     

内燃-直线发电集成动力系统的能量流控制策略

为实现内燃-直线发电集成动力系统的能量高效流动,提出了一种新型蓄能系统,给出了系统主要结构特点和各组成部分的数学模型。分析了新系统的能量流模型及其运行原理,针对在两个方向上的四种运行模式:正向降压提供能量、正向升压提供能量、反向降压回馈能量和反向升压回馈能量,提出了控制策略。仿真实验结果表明,新型蓄能系统的工作效率达到93.5%,满足系统高效运行的要求。     

一维量子点链中的共振隧穿带结构

利用传输矩阵方法,对电子在两个量子点和多个量子点组成的一维链中的共振隧穿现象进行了研究.结果表明:两个量子点时,有共振隧穿发生;增加量子点的个数,共振峰会发生劈裂,且峰的个数与量子点数目相等.该结论与超晶格结构中电子共振劈裂理论一致.进一步增加量子点的个数时,共振能量在2个量子点的共振能级附近进行展宽并形成一个准连续的带状结构.     

基于网格点扩散的二维DIC连续变形测量方法研究

为提高数字图像相关法（digital image correlation, DIC）测量二维连续变形时的计算效率，本文在种子点扩散法的基础上提出了网格点扩散法，实现了二维区域连续位移场以及应变场的高效测量；通过反向组合高斯牛顿法（inverse compositional Gauss-Newton method, IC-GN）实现相关匹配，结合网格点扩散以及三次样条插值得到位移场；研究多项式拟合平滑去噪方法，计算得出格林-拉格朗日应变场；对比分析网格点扩散和传统逐点相关匹配算法的计算速度以及位移测量精度。计算结果表明：本文中所提出的网格点扩散法在保证测量结果准确的同时极大地提高了计算效率。     

相互耦合法实现光学二次谐波系统混沌同步

提出了利用相互耦合法实现恒定泵浦场二次谐波系统混沌控制和同步的方法.利用相互耦合法,选择合适的耦合系数可以实现两个不同的初始条件下二次谐波系统的混沌周期态同步.数值计算结果表明,在一定的泵浦强度下,这两个二次谐波系统尽管初始条件不同,在确定的参数范围内,通过调整相互耦合系数,可以将两个系统从混沌状态控制到周期同步态.这种方法为实现多个二次谐波系统和高次谐波系统的混沌控制和同步打下了良好的基础,对混沌保密通信工作具有重要的意义.     

近简并二能级系统的几何位相

在有能量简并或接近简并的情况下，一个绝热演化系统的现有的量子绝热条件并不适用。本文重新推导了二能级系统的绝热演化，得到了包含近简并情况的几何相位的普遍结果。然后以一个实际的二能级系统石墨烯为例，本文通过数值计算得到了石墨烯在不同波矢位置的几何相位。数值结果表明，在能级近简并（包括简并）处，系统经过周期性绝热演化后，波函数只存在一个常规的动力学相位，不存在几何相位。离开简并位置，系统逐渐积累几何位相，最后才收敛到传统的Berry位相。     

量子环中电子－空穴系统的准精确解析解

应用准精确解析求解的方法研究了一维量子环中的电子-空穴系统,得到环半径在一些离散的特殊取值的时候可解析地求得波函数和能量.结果显示,该系统的能级是二重简并的,分别为宇称的两个本征态,并且相同能量的属于不同宇称的波函数图像在坐标系右半边完全重合,而在左半边完全相反.     

简并与无简并微扰的统一处理

从表象变换的角度出发,分析了用定态微扰论计算体系能量本征值和对应本征矢量的过程.并利用算符方法统一处理了零级近似的能量本征值为无简并和有简并这二种不同情况,给出了在一级近似时简并未完全消除的情况下,能量的二级修正公式     

双腔系统中腔场间的纠缠

考虑单个二能级原子穿过两个空间分离的单模腔场.由于腔场与原子间的相互作用使得两个腔场间产生纠缠.研究原子质心运动的动能、腔长和腔间距对这种纠缠的影响.结果表明:在原子的动能较小时,原子通过双腔系统的几率较小,腔场间产生纠缠的几率也小;原子动能较大时,原子更容易隧穿双腔系统,腔场间产生的纠缠几率也较大.     

氢原子任意能级简并的解除

寻求氢原子能级简并的解除,提出将氢原子同时置于同向电场与磁场中,并借助于抛物线坐标系研究氢原子中的电子与外电场以及外磁场的相互作用能对能级简并的影响,给出了处于磁场中的氢原子的能量本征值与本征函数.发现外磁场的存在消除了部分简并,再考虑外电场的作用,此时氢原子任意能级的简并均完全解除,同一n、m能级下,能级分裂为n-|m|条,相邻两能级间距为3neεa0.     

声学腔内声波隧穿效应的研究

从理论和实验两个方面研究了构建的声学谐振腔系统中的声学局域态和隧穿效应,该系统是由两个完全相同的一维声子晶体和一个可调控的间隔层构成.系统中的间隔层即为声学谐振腔层,它与量子系统中的电子双势垒结构具有相似性.在理论上,利用数学中的近似方法得到声波在声学谐振腔系统中声学局域态的本征频率和衰减因子的周期性变化行为以及声波随谐振腔层厚度变化的声学隧穿效应规律.在实验中,构建了连续可调的谐振腔声子晶体系统,通过改变此系统中腔层的厚度,在声波能谱中观测到一些分立的由高频向低频方向变化的透射点以及在不同腔层厚度所对应的禁带边缘透射峰之间区域中出现的一定周期性差异的透射峰行为,以上结果揭示了声波能量在能带中的周期性耦合过程和入射声波在系统中的隧穿动力学行为等特性.实验观测与理论计算结果完全一致.     

基于耦合腔系统的相互作用自由的全光开关

利用量子干涉效应,在耦合腔系统中提出了一个相互作用自由的全光开关方案。在该方案中,两个腔通过光子隧穿效应耦合起来。当一个控制场与第二个腔中的原子相互作用时,信号光直接被第一个腔反射回去,因此信号光与控制光在原子-腔系统中没有发生直接耦合作用。本文方案即使在原子和腔之间不满足强耦合条件时也可以很好工作,从而放宽了实验条件下实现光开关的腔强耦合条件。     

简并量子拍频激光器等效两能级模型理论

本文运用缀饰原子（ｄｒｅｓｓｅｄ－ａｔｏｍ）方法,得到了在一定条件下被微波场驱动的型简并量子拍频三能级系统等效于两能级系统的结果,利用两能级系统的激光器理论很便利地给出简并量子拍频激光器的运动主方程。     

点间耦合强度对耦合量子点系统电导及AB效应的影响

本文利用非平衡格林函数的运动方程方法,研究了与两个电极耦合在一起的三耦合量子点系统的电子输运中的微分电导的AB振荡.给出了在无外磁场作用下,量子点间耦合强度相等(我们称为同位耦合)时的电导曲线,发现体系是存在部分简并的,但如果令量子点3脱耦或者强烈的与系统耦合,则可以解除系统的简并.在有磁场作用下,观察到了微分电导明显的AB振荡效应,AB效应的振荡周期同是否存在偏压有关,并且在不同的磁通量的情况下,体系将会在简并态与非简并态间振荡.     

耦合三端子量子点系统中Andreev反射调控的热电输运

以耦合到超导电极、铁磁金属电极及正常金属电极的三端子量子点混杂系统为研究对象,系统研究了自旋极化电子的Andreev反射过程对热电流的影响.研究发现,Andreev反射过程及正常的隧穿过程两种机制的竞争不仅导致热电荷流大小和方向的改变,而且导致热自旋流大小和方向的改变.实验上可通过调控门电压及超导体与量子点耦合强度来实现.