量子磁力仪评说

作者在本文中全面扼要地论述了各种量子磁力仪的基本原理、研究和开发方面的进展以及应用情况。量子磁力仪包括核子旋进磁力仪(质子、He3)、欧弗豪泽-阿布拉姆质子磁力仪、光泵磁力仪(He4、K、Cs、Rb)、原子磁力仪和超导磁力仪。重点介绍了:1)法国和加拿大制造的欧弗豪泽-阿布拉姆质子磁力仪,这种磁力仪可能接替质子磁力仪;2)欧洲航天局考虑用作卫星磁测的新型He4光泵磁力仪,由法国J.M.Le-ger等研制(美国帕拉托密克公司的R.E.Slocm博士等也独立地作了类似的研究和开发工作),采用可调谐激光器作光源(利用D0线),灵敏度很高,各向同性良好;3)气态碱金属(K、Cs、Rb)光泵磁力仪(目前仍用元素灯作光源,利用D1线),应用广泛;4)美国普林斯顿大学物理系M.V.Romalis教授和华盛顿大学物理系的J.C.Allred等研制成的一种新型原子磁力仪,完全利用光学方法测量磁场,灵敏度达到0.54fT／Hz1/2(1fT=10-15T,fT,飞特),将来可能达到10-18T;5)超导量子干涉磁力仪,这种磁力仪在4°K条件下工作时,灵敏度最高,达到1fT／Hz1/2,而且测程大,频带很宽(0-n×106Hz),能够响应快速变化的磁场,最近出产的高温超导磁力仪(HTC SQUID),比较轻便,不仅可作磁测,而且可用于电磁法测量。     

量子磁力仪再评说

在本文中再一次评述了四种量子磁力仪的基本原理、研究和开发方面的进展。四种量子磁力仪包括核子旋进磁力仪（质子磁力仪）、光泵磁力仪、超导磁力仪（SQUID）、SERF原子磁力仪。对于地球物理应用来说,德国、加拿大和其它国家的科学家研制成功的全张量航空磁力梯度仪JESSY STAR,是最重要的一项技术突破。美国Seltzer S J和Romalis M V研制的无屏蔽SERF原子磁力仪具有构制另一种类型的全张量航空磁力梯度仪的潜力,如果实现,它将是磁力勘探另一项重要的技术突破。     

基于腔光力系统的量子非互易性的研究进展

综述了基于腔光力系统的量子非互易性的研究进展,包括腔光力系统的简介以及其中的非互易性的概念和应用. 将目前腔光力系统中非互易性传输的研究分为2类：一类是同一频率域内的非互易性传输,如2个不同光学频率间的光子传输;另一类是跨频率域的非互易性传输,如光学频率光子和微波频率光子间传输. 此外,讨论了基于腔光力的非互易性器件,如隔离器、定向放大器、环行器和路由器等. 最后,对基于腔光力系统的非互易性在量子信息领域中应用的前景做了展望.

     

磁光盘存贮中偏振信息的检测

磁光盘存贮以磁光克尔效应力基础，为有效地检测出读出光束中包含的偏振信息，用琼斯矢量分析方法，讨论了读取光束偏振态对磁光信号的影响，光学系统中双折射，振幅、位相特性与偏振态的关系。给出了光系统的优化设计，采用高偏振性能光学元件，优化其光学参数，引入相位补偿，消除双折射，相移的影响，保证读光束高线偏振性，增大了读光束尔旋转角，提高了系统的信噪比。     

一种基于碳纳米点的具有生物相容性的荧光墨水

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制出一种基于碳纳米点的、具有生物相容性的荧光墨水。采用这种方法制备的荧光碳纳米点,可取代所有具有毒性的、含重金属内核的量子点,真正实现多种复杂的应用,特别是在环境和生物领域具有重要的应用价值。长光所发光学及应用国家重点实验室以柠檬酸、尿素为原料,通过微波法制备了高荧光量子效率的碳纳米点。该实验室制备的碳纳米点水溶液经长久放置不产生沉淀,表现出激发波长依赖的荧光发射特     

光纤光学头对三维磁光卡的信号检测

提出了一种具有大容量、可抹可录、便携式特点的三维磁光卡读写系统的优化设计方案。其读写系统使用了飞行式光纤光学头,极大程度地降低了平均寻道时间。以Borland C++语言为基础,建立了光学专家系统以对信号检测进行计算机模拟分析,其方法亦适用于磁光盘及其他类型光盘存储系统的光学头设计及信号捡测的模拟分析。     

钢化玻璃光波导效应及其应力公式的导出

本文介绍了用光波导效应研制的应力仪的基本原理,讨论了钢化玻璃光波导效应和运用量子力学中 W-K-B 法波型条件的近似式,结合经典光学模式,对波型总数与应力层厚度及钢化玻璃表面折射率、衬底折射率之间的关系式给予证明,进而得到应力层厚度公式。并依据波导内存在双折射现象,结合光弹性光学运用经典光学基本原理推导出简单的应力公式     

基于频率调制和双冷却通道的机械振子的基态冷却

基于光-电力学系统提出了一个机械振子的基态冷却方案.在该系统中,机械振子的一端通过辐射压力与光学腔耦合,另一端通过电容与超导微波腔耦合,通过对光腔、微波腔和机械振子进行周期性的频率调制将机械振子冷却到基态.采用协方差矩阵的方法对冷却动力学进行了数值模拟与分析,结果表明采用双冷却通道和频率调制所得的冷却速率远高于标准单腔光力系统,并且该系统可有效抑制斯托克斯加热过程,因此本文方案可有效提高机械振子的冷却效率.     

一维光声晶体微腔中实现声学量子态探测的关键技术

基于硅基CMOS工艺，设计并制备了一维光声晶体微腔器件，在极低温(28 mK)条件下对该微腔的光学模式(光纤通信波段)和声学模式(～5.344 GHz)进行了表征，利用脉冲光驱动和单光子探测方法实现了声学模式的声子计数。其中的关键技术是利用脉冲光驱动微腔散射光子且产生(或减少)声子，这种脉冲光驱动方法可以减少光的加热效应以保持低声子占据率；再通过级联窄带宽光纤法布里-珀罗滤波器对泵浦光子进行选择滤波，之后测量得到的散射光子可以精确地计算声学模式中的声子数。实验得到的平均声子数为0.14±0.03，进入了少声子区间，为声学量子态在量子计算、量子精密测量、量子换能器等领域的应用奠定了基础。     

光泵THz激光器进展及其应用前景

阐述了太赫兹辐射产生的各种方法及其特点,分析了国内外光泵太赫兹激光器的发展及研究现状,指出在实际应用中光泵太赫兹激光器具有效率高、覆盖频率宽、输出功率高等优点,是目前可实用化的THz激光辐射源.另外,还介绍了光泵太赫兹激光器在成像、探测、医疗诊断等领域的实际应用及其广阔的前景.     

双腔光力学系统的稳态纠缠

为了提高耦合腔光力学系统的稳态纠缠,将光学参量放大器放置到光学腔中并研究了其纠缠状.首先利用量子朗之万方程和线性化处理,求出系统的稳态解; 然后将纠缠负对数作为纠缠判据,对系统的量子纠缠进行数值模拟.研究结果表明,含有光学参量放大器的系统不但可以显著增强稳态力学纠缠,而且可使纠缠不受热库环境温度的影响; 因此,本文方案可为操控力学系统间的量子纠缠提供参考.     

光集成的研究及应用

光集成是二十世纪七十年代发展起来的一门新兴学科,它是以光学、微波、激光、和微电子学的理论为基础,运用微加工技术,实现对光集成器件的研究.光集成是全光通讯、全光计算机等技术领域中必不可少的组成部分,是未来光子时代的先驱,本文介绍了光集成的概念及其研究和应用情况.     

双折射效应和去直流检测法的MOCT模型研究

基于双折射效应和去直流检测法,建立一种磁光式电流互感器(magneto-optic current transformer,MOCT)模型.该模型在一次侧电流检测部分,采用Jones矩阵建模,综合考虑Faraday效应和磁线振双折射效应;在二次侧转换器部分,建立去直流双光路检测法分析光强度信息.数值仿真和实验验证了MOCT模型的正确性.该模型考虑了磁光式电流互感器的光学检测特性,可为MOCT应用提供理论支持.     

光测高电压与分电平脉冲计数法

本文首先介绍了光测电压的原理及其常用的信号处理方法──小信号调制线性区法。在此基础上提出了一种在过调制状态实现光测电压信号检测的新方法──分电平脉冲计数法。文章给出了分电平脉冲计数法中被测电压的计算公式、参考电平的设置方法及对电路的要求。文章通过计算，证明该法可大幅度提高系统的信噪比及测量的动态范围，并展示了该法在测量方式上的灵活性。     

电气设备局部放电检测方法综述

大量实验数据和长期现场运行经验表明,局部放电是导致电力设备绝缘系统破坏和引发电力故障的主要原因,所以加强局部放电的有效检测是保证电力系统安全可靠运行的必要措施。针对脉冲电流法、化学检测法、射频检测法、红外热像法、光测法、超声波检测法和特高频检测法,从检测原理、技术手段、特点和应用范围进行了较详细的论述和分析,认为超声波检测法和特高频检测法能实现优缺点互补,可应用于绝大部分电气设备局放检测和在线监测。但也提出了超声波—特高频联合检测技术存在的问题。     

地学诸多研究领域步入世界前沿——物探技术

研制出高温超导三分量磁强计样机,使瞬变电磁法探测深度明显增加。高温超导磁强计研制及应用研究水平跻身世界前列,研制的新一代航空氢光泵磁力仪（HC-2000型）达到国际先进水平,已在国家地质调查和国家专项中得到广泛应用。在战略性矿产预查和普查中推广以井中激电、地-井TEM和井-地大功率充电法为主的地下物探方法,在新疆小热泉子铜矿、东昆仑督冷沟铜钴矿区和锡铁山铅锌矿区等分别进行了方法技术示范,取得了良好的找矿效果,     

基于磁光调制的二元溶液浓度检测技术研究

根据法拉第磁光效应和某些物质本身具有的光学活性原理,利用正交交流磁光调制的方法,提出一种可以同时检测二元溶液中两种溶质浓度的光学检测方法,该方法要求溶液中有且只有一种成分具有光学活性。通过测量接收光强进而获得二元溶液两种溶质的旋光角度及维尔德常数,由于溶液的维尔德常数与浓度有一定的对应关系,因而可以得到两种溶质浓度信息。系统同时采用了双光路参比放大的方法,有效提高了系统的检测灵敏度。该方法检测原理简单,器件制作容易,成本低廉;由于采用非侵入式的检测方法,因此对溶液无污染,可以提供实时、自动检测,有望在二元溶液浓度检测中获得广泛的应用。     

集成光波导相控阵列中心偏检测方法

针对光波导在成像过程中阵列中心易发生偏移现象,其相控阵列的中心偏检测精度较低的问题,提出一种集成光波导相控阵列中心偏检测方法。利用光束传输法对集成光波导的光波场展开模型,根据光栅衍射理论分析集成光波导的扫描特性。当相控阵列中心处于偏离状态时,相控阵列面之间在集成光波导中处于不平行状态,在光学自准直法的基础上结合集成光波导的扫描特性,计算相控阵列在集成光波导中的平行度,获得相控阵列面在x方向和y方向中的平行度,以此为依据检测集成光波导相控阵列中心的偏离程度。实验结果表明:本文方法在x方向和y方向中的检测误差为0.001 mm和0.002 mm,检测结果与实际结果相符,证明所提方法具有较高的检测精度。     

激光光幕破片测速信号的特征点检测方法

激光光幕破片测速系统中,破片过靶信号穿过激光光幕时特征点时刻检测的准确度影响测速的准确度与精度.针对传统的特征点检测方法中对信号直接进行数值微分会误检测起伏较大的噪声点、峰值检测会受噪声影响而引起信号误判的问题,提出了基于小波变换的模极大值特征点检测法.该算法利用小波模极大值和尺度、李氏指数与破片信号的奇异性之间的关系,选取合适的小波基对破片信号进行小波模极大值处理,从而实现特征点检测与去噪,可以准确识别破片,并检测到其特征点时刻.经大量测试数据处理表明,小波模极大值法检测破片识别率为96.9%,相比传统峰值检测法,提高了特征点检测的准确率.     

基于白化变换的非正弦时域正交调制系统解调

为了提高在脉冲组非严格正交情况下系统的解调性能,提出了采用基于白化变换的检测法进行多脉冲联合解调的思路。仿真结果表明:该方法的性能优于匹配滤波法。与传统解相关法相比,该方法在小信噪比时性能较好,而在大信噪比时则性能较差。根据以上特点,将基于白化变换的检测法与传统解相关法相结合,提出了一种联合检测法。仿真结果表明:该联合检测法的性能优于以上两种方法。