在相图研究中,严格计算一个真实系统在特定温度、压强下的自由能是近年来该领域理论方法发展的前沿.自Mermin提出有限温度密度泛函理论后,在电子结构层面,弱关联系统中人们就其在对自由能贡献的描述己相对完善,但在原子核运动的描述上,热运动与量子运动的非简谐项却总被忽视.本文将路径积分分子动力学与热力学积分结合,对300 GPa下氢晶体Cmca结...
燃烧系统的诸多模拟依托于流体建模,离散Boltzmann方法（discrete Boltzmann method,DBM）是近年来发展起来的一种新的流体介观建模方法.本文简要评述DBM发展的两个方向——Navier-Stokes等偏微分方程的数值逼近解法和复杂系统的微介观动理学建模.主要介绍在燃烧系统模拟方面DBM已有的工作、新近的思路、与传统流体建模的异同以及近期的研究成果...
基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了硅烯、锗烯在GaAs（111）表面的几何及电子结构.研究发现,硅烯、锗烯均可在As-中断和Ga-中断的GaAs（111）表面稳定存在,并呈现蜂窝状六角几何构型.形成能计算结果证明了其实验制备的可行性.同时发现硅烯、锗烯与GaAs表面存在共价键作用,这破坏了其Dirac电子性质.进一步探索了利用氢插层恢复硅...
半导体光伏材料的发展在过去60多年中表现出了清晰的多元化趋势.从20世纪50年代的一元Si太阳能电池,到20世纪60年代的GaAs和CdTe电池、70年代的CuInSe2电池、80年代的Cu（In,Ga）Se2、90年代的Cu2ZnSnS4电池,再到最近的Cu2ZnSn（S,Se）4和CH3NH3PbI3电池,组成光伏半导体的元素种类从一元逐渐增多到五元.元素种类的增多使得半导体物性调控的自由...
低维材料不断涌现的新奇性质吸引着科学研究者的目光.除了电子的量子输运行为之外,人们也陆续发现和确认了热输运中显著的量子行为,如热导低温量子化、声子子带、尺寸效应、瓶颈效应等.这些小尺度体系的热输运性质可以很好地用非平衡格林函数来描述.本文首先介绍了量子热输运的特性、声子非平衡格林函数方法及其在低维纳米材料中的研究进展;其次...
自旋轨道耦合是电子自旋与轨道相互作用的桥梁,它提供了利用外电场来调控电子的轨道运动、进而调控电子自旋状态的可能.固体材料中有很多有趣的物理现象,例如磁晶各向异性、自旋霍尔效应、拓扑绝缘体等,都与自旋轨道耦合密切相关.在表面/界面体系中,由于结构反演不对称导致的自旋轨道耦合称为Rashba自旋轨道耦合,它最早在半导体材料中获得研究,...
随着超级计算机硬件和数值算法迅速发展,使得目前利用密度泛函理论研究上千个原子体系的电子能带和结构等性质变得可行.数值原子轨道基组由于其基组较小和局域等特性,可以很好地与电子结构计算中的线性标度算法等的新算法结合,用来研究较大尺寸的物理体系.本文详细介绍了一款中国科学技术大学量子信息重点实验室自主开发的基于数值原子轨道基组...
t-J模型是研究高温超导电性的重要理论模型之一.最近的冷分子实验表明可用极性分子模拟t-J模型.实验模拟的t-J模型除了引进长程的偶极相互作用外,还引进了密度-自旋相互作用.本文使用密度矩阵重整化群方法研究了密度-自旋相互作用对一维t-J模型基态性质的影响.选取了t-J模型基态相图中不同相区的三个点,计算了不同密度-自旋相互作用强度下的粒子...
相比于3d和4d过渡金属元素,5d过渡金属元素既具有很强的自旋轨道耦合相互作用,同时它们的电子关联作用也不可忽略.因而5d过渡金属氧化物体系具有许多奇异的量子特性.这篇综述主要介绍我们在5d过渡金属氧化物中的一些理论进展.首先介绍烧绿石结构铱氧化物（A2Ir2O7,A=Y或稀土元素）中的Weyl拓扑半金属性.我们确定出A2Ir2O7这一类具有阻挫结构材料...
本文综述介绍了近来发展的一种具有可靠性、普适性和预测性的半经验哈密顿方法.该哈密顿在原子轨道的线性组合（LCAO）框架下同时引入了电荷自洽及环境因素（SCED）,称之为SCED-LCAO哈密顿.由于SECD-LCAO哈密顿囊括了电荷自洽重组、电子屏蔽效应以及多体环境的影响,使得该方法可以更加准确地描述在复杂结构重组中化学键的成键与断键过程.其动力...
采用第一性原理计算的方法,通过改变有机苯分子与密排六方Co（0001）面之间的不同接触方式,研究了多种接触构型下有机分子界面的自旋极化.计算发现,Co原子的3d电子与苯的C原子的2p电子之间存在耦合,导致费米能级处上下两种自旋的态密度不再相等,苯分子自旋简并解除,出现明显的自旋极化.自旋极化度随着分子与Co电极距离的变化,呈现出反转的特性.
以电感电流伪连续导电模式（pseudo-continuous conduction mode,PCCM）下Buck变换器为例,通过对开关变换器的开关模态的完整描述,建立了PCCM Buck变换器的精确离散时间模型.基于该模型,研究了PCCM Buck变换器在负载电阻、电感等效串联电阻、电感、电容、参考电流和输入电压等电路参数变化时的分岔行为,并揭示了变换器存在的次谐波振荡、倍周期...
利用半经典方法研究了平行电磁场中里德伯氢原子的分形自相似现象.通过研究平行电磁场中里德伯氢原子的逃逸时间和初始出射角间的关系,发现了逃逸时间图的自相似结构,并通过研究与图中冰柱对应的逃逸轨道,得到了自相似结构和逃逸轨道之间的关系,发现了该类自相似逃逸轨道满足的规律.进一步研究了标度能量和标度磁场对体系动力学的影响,表明标度...
介绍了基于紫外发光二极管光源的非相干宽带腔增强吸收光谱技术,并用于实际大气亚硝酸（HONO）和二氧化氮（NO2）的同时测量.分析了腔内气体的瑞利散射对测量的影响,测试了紫外发光二极管光源的稳定性,使用氦气和氮气的瑞利散射差异性标定了镜片反射率随波长的变化曲线,在HONO吸收峰（368.2 nm）处镜片反射率约为0.99965.应用Allan方差统计方法...
通过数值计算,研究了强激光场中CO2分子在不同波长和取向角下产生的高次谐波辐射的效率.发现CO2分子的垂直谐波效率在较小的和中间的取向角时倾向于与平行谐波效率可比或更高,而在较大的取向角时,垂直谐波效率远低于平行谐波效率.进一步的分析表明,CO2分子的结构对其垂直谐波效率有重要的影响,且该影响与波长有关.建议对于较复杂的分子,应该在分...
设计实现了一种基于双圆弧形金属结构的宽带反射型极化旋转超表面,在7.9—20.1 GHz的宽频带范围内交叉极化转换率达到99%,通过改变其结构参数可实现在保持高效的交叉极化转换率的条件下对交叉极化反射相位的自由调控.基于六种不同结构参数极化旋转超表面结构单元的空间排布设计实现了一维宽带相位梯度超表面,在宽频带内,实现了异常反射.测试了其...
提出了一种新型的基于光电振荡器的重复频率可调谐的超低抖动光窄脉冲源.光电振荡器系统可以产生超低相位噪声的微波信号;被该信号调制的直调光经过两次相位调制之后,使光脉冲的啁啾增强;再通过一段色散补偿光纤,光脉冲被进一步压窄.实验中使用YIG可调滤波器,可以得到8—12 GHz内步进为200 MHz的可调谐微波信号,因此光脉冲的重复频率具有可调谐...
涡旋光束的产生与应用是当前光学领域的研究热点.利用傅里叶级数展开法分析了四台阶相位板的相位结构,发现四台阶相位板可看作是由一系列不同拓扑荷数的螺旋相位板所组成,用线偏振光直接照射相位板时,将产生多级衍射光波,各级衍射光均为不同拓扑荷数的涡旋光波,由于多级衍射光波间的干涉导致光强分布偏离轴对称分布,因而与涡旋光波有一定差距.在...
折射是影响辐射传输的重要因素.为分析大气折射对辐射传输的影响,基于Monte Carlo方法,给出了考虑大气折射的矢量辐射传输模型,实现了均匀气层和耦合面处光子随机运动过程的模拟,实现了直射光及漫射光Stokes矢量、偏振度和辐射通量等参数的计算.在考虑和不考虑大气折射两种条件下,验证了模型的准确性;在纯瑞利散射条件下,讨论了大气折射对不同方...
基于辐射传输理论,利用蒙特卡罗方法模拟了无限窄（冲击函数）准直光束入射到典型水云以及冰水双层云时的后向散射特性,进而将得到的冲击响应与高斯光束卷积,得到高斯光束在云层中传输的多次散射特性.文中给出了两种波束入射时水云以及冰水双层云的反射函数随径向r和天顶角α的变化关系,并给出了光强在云层内部的二维分布图.计算结果表明,高斯光...
提出了利用在一维传输线共振器中的破坏对称性的超导人造原子来制备χ型四比特纠缠态的方案.方案中所用到的△型三能级人造原子不同于自然的原子,它可以产生循环跃迁.经过适当时间的相互作用和简单的操作,可以得到想要制备的纠缠态.由于人造原子的激发态和光子态被绝热消除,所以该方案对于人造原子的自发辐射和传输线共振器的衰减是鲁棒的.
双光子拉曼过程是一种有效制备和控制原子内态的方法,在原子内态操控和基于原子的量子信息处理中具有重要意义.研制用于特定原子的拉曼激光是实现该过程的重要一步.报道了利用光纤波导相位调制器及滤波器等实现用于铯原子内态操控的拉曼激光的方法,并成功用于单个铯原子的内态精密操控.通过4.6 GHz的微波信号源直接驱动波导相位调制器高效地获得...
基于单根10 m大模场面积保偏光子晶体光纤,搭建了带有色散图的放大自相似振荡器;通过仔细调节腔内色散量的大小以及位于色散补偿端的端镜前的狭缝位置和大小,实现了稳定的锁模运转,获得了抛物线形脉冲输出.输出脉冲的重复频率为8.6 MHz,脉冲宽度为6.2 ps,光谱宽度为3.84 nm,平均功率820 mW,对应单脉冲能量95 nJ.这是第一次在自相似振荡器中直接...
从高双折射光纤中含有拉曼增益的耦合非线性薛定谔方程出发,利用拉格朗日方法,推导出了暗孤子俘获的阈值,并利用快速分步傅里叶变换,模拟了孤子的两个正交偏振分量的演化,对比了两种方法得到的阈值,探究了暗孤子俘获受拉曼增益的影响.研究发现解析解所得阈值比数值解偏小,且群速度失配越小时,二者符合得越好;并且拉曼增益减小了暗孤子的俘获阈值...
基于向列相液晶指向矢随施加电场作用发生变化的特性,结合几何光学和液晶理论提出了一种液晶透镜结构模型,研究了电极大小、隔垫物厚度等液晶透镜参数对液晶透镜焦距的影响.通过优化参数,得到结构简单、变焦范围较大的新型液晶透镜样品,在驱动电压0 V（RMS）-250 V（RMS）下可调的焦距范围为75-230 mm,达到155 mm.
现有几何光学方法的二向反射分布函数BRDF（bidirectional reflection distribution function）模型在计算阴影遮蔽效应时普遍应用Blinn几何衰减效应假设,其等倾角V形槽近似得出的分段折线形式的几何衰减因子导致BRDF曲线存在较大的误差.基于倾斜角随机高斯分布的微面元理论提出了一种新的几何衰减模型,得出了积分形式的几何衰减因子表达式,数值...
基于石墨烯的光学非线性特性和器件研究正在成为新一代微纳光子器件的一个重要方向.采用峰值功率为kW量级的飞秒脉冲抽运和P型掺杂石墨烯薄膜包裹的微光纤所构成的复合波导结构,在1550 nm波段成功激发并观察到级联四波混频现象.实验结果表明,这种P型掺杂石墨烯包裹的微光纤复合波导具有非线性系数高、结构紧凑,可承受高功率和超快响应的特点,对...
根据稳态损耗因子的定义,推导了含多阶模态的频带稳态损耗因子公式,得到结论：稳态损耗因子不一定介于各阶模态损耗因子之间,而是与各阶模态对振动响应的贡献程度有关.提出了过程损耗因子的概念,并给出了利用频带内各模态固有频率、损耗因子和振幅计算过程损耗因子的方法.当时间趋于无穷时,过程损耗因子趋于只由最小模态损耗因子贡献的稳态损耗...
在二阶微扰近似条件下,采用导波模式展开分析方法研究了圆管结构中周向导波的非线性效应.伴随基频周向导波传播所发生的二次谐波,可视为由一系列二倍频周向导波模式叠加而成.从动量定理出发,结合柱坐标系下非线性应力张量及其散度的数学表达式,针对圆管中某一基频周向导波模式,推导出相应的二倍频应力张量及二倍频彻体驱动力的数学表达式,建立了...
提出一类组合梯度系统,即将梯度系统与斜梯度系统相加而组成的一个系统,并研究组合梯度系统的重要性质.将广义Birkhoff系统在一定条件下化成组合梯度系统,并利用组合梯度系统的性质来研究广义Birkhoff系统的积分和稳定性.
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