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[博士论文] 王凯
化学工程 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:超疏水表面具有很低的表面自由能,液滴能在表面上形成完美球状,运动性强。当液滴在超疏水表面上合并时,由于合并过程中表面自由能的释放,合并后的液滴会由于过剩的动能而跳离表面,即发生由于合并诱导的液滴弹跳现象。液滴弹跳现象的一个显著特点是,不需要添加外力(场)就能将液滴从超疏水表面移除,在自清洁、防结冰和过程强化等方面具有很好的应用前景。本文结合实验观测、理论分析和数值模拟,系统地研究了超疏水表面上液滴弹跳现象及其影响因素,揭示了液滴尺寸效应和初始液滴排布对液滴弹跳的影响规律;在上述获得的规律基础上,提出利用改变液桥撞击壁面位置的方法来调控液滴弹跳过程,明晰了液桥撞击壁面位置与液滴弹跳速度之间的内在关联。本文主要研究内容如下:
  利用高速显微技术对超疏水表面上液滴合并诱导弹跳过程进行了可视化研究。根据图片序列分析,可以将液滴弹跳过程分为四个阶段,即液桥生长、液桥撞击、三相线收缩和液滴弹跳。研究发现液桥半径与合并时间的平方根成正比,而由于液桥生长过程液面曲率发生转变,比例系数由1.18减小为0.83。在实验考察的液滴半径范围内,液滴的合并过程为惯性力占主导,三相线的收缩动力学是相似的,液滴的弹跳速度则满足毛细力与惯性力相互作用导致的相似律,即无量纲化液滴弹跳速度近似为0.2。
  利用格子Boltzmann方法研究了不同初始液滴半径下液滴弹跳速度的演化规律,获得了超疏水表面上液滴合并机制转变的临界液滴半径(1.3μm)。当初始液滴半径大于1.3μm时,液滴弹跳速度则满足毛细力与惯性力相互作用导致的相似律,即无量纲化液滴弹跳速度近似为0.2;反之,合并过程中粘性力逐渐占据主导,液滴弹跳速度迅速减小,不再遵循上述相似律。
  结合可视化实验和格子Boltzmann方法,考察了初始液滴半径比(小液滴半径与大液滴半径的比值)对液滴弹跳速度的影响规律,获得了超疏水表面上液滴合并后发生弹跳的临界半径比。当液滴合并过程由惯性力占主导时,该临界半径比为0.56;而随着液滴合并过程中粘性力逐渐占据主导,该临界半径比增大,直到等径液滴合并也不发生弹跳。
  以超疏水表面上三液滴合并诱导弹跳现象为例,利用格子Boltzmann方法研究了初始液滴排布对多液滴合并诱导弹跳现象的影响规律。对多液滴弹跳而言,可以将初始液滴排布大致分成两大类:密集型排布和离散型排布。当液滴合并过程由惯性力占主导时,对于液滴密集型排布构型而言,液滴弹跳速度随着排布角度的增加先减小后增大;随着液滴合并过程中粘性力逐渐占据主导,初始液滴排布对液滴弹跳速度的影响可以忽略。相比于液滴密集型排布,液滴离散型排布不利于液滴弹跳的,因为这种排布构型下液滴弹跳速度被削弱。
  结合模型分析、格子Boltzmann模拟和可视化实验,从界面结构效应入手,考察了液桥撞击壁面位置对液滴弹跳速度的影响规律。当液滴在凸起结构上方合并时,凸起结构能够改变液滴在合并过程中的流体动力学,加速液滴收缩其底部固液接触面积,提高动能转化率,促使液滴合并后更快地跳离壁面;当液滴在凹槽结构上方合并时,由于液桥生长阶段延长,延滞了液桥撞击壁面的时间,降低了动能转化率,减小了液滴弹跳速度。在上述基础上,以三棱柱结构为例,研究了三棱柱结构参数与液滴弹跳速度之间的关联。研究结果表明,通过在表面构造三棱柱结构能够增大液滴弹跳速度,是一种有效的液滴弹跳强化手段。液滴弹跳过程中的初始动能转化率则取决于三棱柱的项角以及高度。当三棱柱的顶角一定时,初始动能转化率随着三棱柱高度的增大而增大;当三棱柱的高度一定时,初始动能转化率随着三棱柱顶角的减小而增大。
[博士论文] 李新平
理论物理 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:过去几十年来,人们对凝聚态系统中的拓扑相进行了广泛的研究,对拓扑相的研究包括拓扑绝缘体,拓扑超导体等诸多量子多体系统,这些研究大多集中在静态的量子系统中,随着对拓扑材料的深入研究,促使人们去发现和构造新的拓扑相系统.人们发现,周期性外场驱动的拓扑量子系统可以得到比静态系统更加丰富的性质,甚至可以把非拓扑性的材料变得具有拓扑性,因此,周期性驱动成为了控制拓扑量子系统的重要方法.在周期性驱动量子系统中主要应用Floquet理论,已有研究提出了各种Floquet系统的新奇相,包括Floquet拓扑绝缘体,Floquet拓扑超导体以及Floquet外尔半金属.基于以上的研究背景,本论文重点研究了周期性驱动的拓扑多体系统,包括周期性外场驱动下的Chern数绝缘体和具有长程序相互作用的一维p-波超导体的拓扑性质.
  1.研究了周期性δ-函数kicking驱动对二维Qi-Wu-Zhang(QWZ)Chern绝缘体拓扑性质的影响,给出了驱动量子系统的精确求解,结果表明,通过对系统施加周期性kicking,可以得到格点间的有效的长程序跃迁,在有效哈密顿量中产生了多个Dirac锥,通过对控制参数的调节,可以得到一个丰富的拓扑相图,并且可以产生大Chern数的拓扑相.这些结果对Floquet拓扑相的进一步理解和应用是非常有用的,提供了一种控制拓扑量子系统的有效方法.
  2.研究了周期性驱动的具有第一近邻(nearest-neighbor)和第二近邻(next-nearest-neighbor)相互作用的Kitaev链模型,通过对化学势的两种周期性驱动,包括周期性余弦驱动场和周期性kicking驱动场,得到了驱动系统的有效哈密顿量,类似于未加驱动的静止系统中的哈密顿量,通过控制交流驱动场,得到丰富的拓扑相和拓扑相变,在实验上可以给出观测Majorana态的信号,可以根据Majorana态的时间演化方程来控制这些态,工作包含了不同频率范围内的驱动.通过δ-函数kicking驱动场,给出了这种驱动下量子系统的精确求解,通过控制δ-函数kicking驱动场的参数和第二近邻跃迁振幅,得到了丰富的拓扑相,得到了大量对的Majorana模,在边缘处产生的大量对Majorana模为实验上观测Majorana费米子的信号提供了有利平台.
  3.通过数值求解的方法研究了含有第一近邻和第二近邻耦合相互作用的Kitaev模型,通过驱动第一近邻和第二近邻超导对势能的振幅和相位,在链的两端得到了两种类型的边缘模,即传统边缘模和反常边缘模.通过数值计算Floquet演化算符,分析了驱动系统的边缘模,Floquet本征值和这些边缘态的傅里叶变换.这些结果为理解体态-边缘态对应关系和实验中探寻边缘模提供了参考.
[博士论文] Tagra Samir
Plasma Physics 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:容性耦合射频放电被广泛地应用于许多工业领域,如等离子体清洗和薄膜沉积等。目前,等离子体是微电子制造业不可或缺的关键技术。在实际应用中,刻蚀与沉积的效率和质量在很大程度上取决于等离子体的特性和等离子体的工作参数。等离子体特征是由外部参数决定的,如驱动功率、压强、位形以及工作气体特性等。在空间和时间尺度上都展现了丰富的非线性物理化学现象,给深入了解放电中的物理机理带来了很大的困难。数值模拟研究可以在等离子体源的设计上提供帮助,使其可以更有效、更经济地应用于工业中。本文主要针对实际中真实位形的容性耦合射频放电过程中复杂的物理化学过程进行模拟,旨在开发一维流体模型,研究容性耦合射频放电参数对等离子体特性,特别是电子加热机理的影响。
  在本文的第1章中,我们首先简要的回顾了低气压容性耦合射频氩气放电研究的背景、最新进展、面临的挑战以及面临的问题。
  在第2章里,基于漂移扩散近似,我们详细地介绍了具有对称几何位形的氩气中低气压容性射频放电的一维流体模型。这一模型并且。对如何选择和确定参数做了总结,也对模拟的数值方法给出了介绍。
  在第3章中,基于氩容性耦合射频放电的一维流体模拟结果,重点研究了驱动频率变化对等离子体参数的影响,如密度、电子加热和低压电子温度等。模拟结果如下:通过改变驱动频率分别为3.39、6.78、13.56和27.12MHz,比较了周期平均的电场、电子温度、电子密度和电势。讨论了驱动频率分布为3.39、6.78、13.56和27.12MHz时周期平均的电子压强冷却、欧姆加热和电子能量损失。结果表明,电子密度和达到收敛所需的模拟时间随驱动频率的增加而增加。然后,在不同时刻对电子的净吸收功率进行了分析,并将其分成欧姆加热、传导热通量以及由于非弹性碰撞引起的能量耗散等过程。在早期,由于欧姆加热,净吸收功率在鞘层边缘处呈现局部最大值。在接下来的时间中,净吸收功率在中心处达到峰值。这是因为,一旦电子密度达到足够高的值,对流和能量耗散起着显著的作用。
  在第4章中,重点研究了中性气体压强对低气压容性耦合射频氩气放电中等离子体特性的影响。结果表明,强电场加速了鞘层中的电子,从而导致了更多的欧姆加热。而强电场则可以是由于气体压力增大时在体等离子体区中的弱电子对流引起的。因此,在鞘层和体等离子体区之间的边界中,存在着耗散的峰值。并且净功率吸收的峰值在体等离子体区域中增长。
  在第5章中,随着增加驱动频率,得到了鞘层内强调制的电场。因此,电子在鞘层中被加速到高能状态,并在体等离子体区中产生电离,这最终导致电子密度的增加和鞘层宽度的减小。
  最后,本学位论文的主要结果和未来工作展望给在了第6章。
[硕士论文] 田叶
计算机技术 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:光谱测量是一种常用的物质检测技术,特点是分析速率高、无损耗、绿色低成本且容易实时在线分析。根据其自身的优势,光谱测量技术已经被广泛应用于医药、农业、化工业等科学领域。然而,通过光谱测量得到的数据一般具有“高维度、低样本”的特征,并且谱带间存在严重的重叠问题,使得光谱数据较为复杂,难以直观地做出分析与判断。基于这一问题,本文使用近红外光谱测量技术,面向多组分分析,重点研究化学计量学中的多元回归方法,利用不同的算法进行建模分析并比较实验结果。
  偏最小二乘是近红外光谱分析中应用最为广泛的一种算法,它能够有效克服高维光谱数据中的多重相关性问题,提取有效信息,降低模型中的变量维度。但究其本质,偏最小二乘算法中的隐变量是原自变量的线性组合,它将所有的原始变量都带入模型进行预测分析,从而可能存在无关或者冗余的变量信息,使得模型相对于原始变量并没有实现变量选择,变量信息无法解释,因此需要引入稀疏化方法,从真正意义上达到变量选择的效果。
  本文的研究工作着手于模型稀疏化,从协方差估计、重加权和阈值约束三个方面达到对光谱数据的波长选择,除此以外还对样本进行选择,利用波长选择的思想处理样本选择问题。主要工作如下:
  1.本文提出基于稀疏矩阵变换(SMT)的协方差估计方法,通过具有高度相关性的变量之间的坐标转换达到剔除部分无效或冗余变量的效果,使得变量之间相互独立,提高协方差估计的稳定性和准确性。将SMT估计加入偏最小二乘算法中,并继续对偏最小二乘建模过程中进行重加权处理,得到稀疏化的偏最小二乘(SPLS)方法,最后将PLS和SMT-PLS以及SMT-SPLS这三种回归方法进行分析对比。
  2.提出基于框架的稀疏化学习方法,其本质思想是对多元回归方法计算得到的回归系数值再次进行函数处理,设定阈值从而剔除部分无效变量,该框架算法的优势在于迭代多次进行稀疏化变量选择。同时,将框架与稀疏化的偏最小二乘方法相集成(IRLS-SPLS),达到不仅能在框架中使用不同的函数对自变量进行加权惩罚,还能循环多次处理回归系数。最后通过软件程序实现并将结果与其他多元回归方法相比较。
  3.借鉴变量选择的思想用于样本选择,利用非线性的偏最小二乘方法对样本进行自动选择,再加入权重值对结果再次稀疏,或者结合稀疏化迭代框架的设计对样本进行迭代选择。在本设计点中针对于大样本量的数据,如果样本量过少则不适用于稀疏化方法,否则会使得模型欠拟合。
[博士论文] 梁晓庆
凝聚态物理 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:团簇是介于原子、分子和宏观物质之间的过渡态,对其物理化学性质随尺寸变化的研究,将有助于深入理解宏观物质的性质。团簇研究是许多科学领域的热点,包括物理、化学、材料科学、能源和环境科学、生命科学等;同时团簇作为重要的纳米材料和器件的构造单元,受到越来越多的关注。为了深入理解团簇的性质,首先要获得团簇的基态结构并了解其随尺寸的演变规律。然而实验上很难测定团簇的几何构型,只能通过一些特征谱进行表征,如质谱,光电子能谱以及红外光谱等。同时理论上获得团簇的基态结构也是个相当复杂的过程,这是因为确定团簇的基态结构需要对其复杂的势能面进行全局搜索,因此,实现高效而精确的结构搜索,是非常具有挑战性的。本论文采用自主开发的综合性遗传算法(Comprehensive Genetic Algorithm,CGA)结合密度泛函理论,分别对三种团簇结构进行了全局搜索,包括3d过渡金属掺杂锗团簇(Fe2Gen-/0和Cr2Gen-),5d过渡金属铱单质团簇(Irn),轻质原子(X=C,Si,N,P,O,S,F,Cl,Br,I)掺杂铱的二聚体团簇(Ir2X)。对这些团簇的结构演变,电子性质以及磁性进行了研究,发现其在电子自旋器件和磁信息存储装置方面具有潜在的应用价值。
  锗作为一种半导体元素,在微电子工业的某些领域中可以作为硅的替代物,因此受到广泛的关注。将过渡金属原子掺杂到半导体团簇中可以在非磁性纳米团簇中引入磁性。本文第三章采用遗传算法结合密度泛函理论,确定了Fe2GGen-/0(n=3-12)和Cr2Gen-(n=3-14)团簇的基态结构,并发现两种掺杂体系具有相似的结构生长模式,即n≥9时形成以一个过渡金属原子为中心的多面体笼状结构,同时两个过渡金属原子之间键合较强。此外,Fe2Gen团簇中两个Fe原子均呈铁磁相互作用,而几乎所有Cr2Gen-团簇的两个Cr原子之间呈反铁磁相互作用。对其磁性的差异与电荷转移间的关系做了进一步分析,结果表明,可以通过改变掺杂原子数量以及种类来调控半导体团簇的磁性。
  磁性团簇中小部分体系具有磁各向异性,基于上述对团簇磁性的研究和理解,选取了具有较大自旋轨道耦合作用的5d过渡金属Ir,对其单质团簇磁各向异性随尺寸的变化展开研究。Ir作为后5d过渡金属元素,已有研究发现其二聚体具有相对较高的磁各向异性能,但是其磁各向异性能随尺寸的变化仍然未知。第四章采用高精度的第一性原理计算,研究了小尺寸团簇Irn(n=2-6)的自旋轨道耦合效应对其结构稳定性和磁性的影响。通过对各团簇尺寸下基态结构的磁各向异性能的计算,发现Irn团簇随尺寸的增加,其磁各向异性能由40meV降为3meV,表明重原子的磁各向异性与团簇尺寸密切相关,小尺寸过渡金属团簇更倾向具有大的磁各向异性能。随着科技的发展,具有大磁各向异性能的团簇将有望成为磁信息存储器件的构造单元,该研究对于未来磁各向异性的研究有重要的指导作用。
  基于对Ir单质团簇的研究及结果,因Ir2具有较大的磁各向异性能,我们提出了一种直接有效的调控Ir2团簇磁各向异性能的方法。在第五章,我们将一个轻质原子(X)包括碳族、氮族、氧族和卤素原子掺杂到Ir2中,对Ir2的磁各向异性进行调控。研究发现卤素原子掺杂团簇Ir2X的磁各向异性能是目前在纳米团簇和分子磁体领域预测的最大值。通过二阶微扰理论对磁各向异性能的产生机制进行了深入的分析,并发现其调控机制源于卤素原子与Ir原子之间的强化学键的作用,使得Ir2的分子轨道发生了改变,即能级的移动使磁各向异性能发生了变化。这种调控策略为设计磁各向异性纳米结构提供了有效的方法。
  本论文为深入理解磁性团簇的结构演变,电子性质和磁性特征提供了理论指导。更重要的是在构造新奇团簇方面的研究有了重大的发现。文中所提出的磁各向异性的调控方法将对未来理论设计和实验合成具有巨磁各向异性能的纳米结构提供帮助。
[硕士论文] 吴云光
物理学 中北大学 2018(学位年度)
摘要:为了对医学成像等技术手段和组织结构的生理状态进行深入的研究和探索,这就要求我们能够充分了解组织中光的时间和空间分布。其次由于人类生活中处处存在着物质的湍流运动现象,如果我们能够利用这些湍流效应,就可以对大自然进行正确的改造和利用,因此湍流介质中激光光束的传输变换问题成为了学者研究的焦点。
  第一章:阐述了本论文的研究背景和研究价值,总结了论文研究中所涉及到的理论基础和研究方法。
  第二章:研究了当用随机电磁GSM涡旋光束照射生物组织时,生物组织折射率结构常数C2n、空间互相关长度σxy、空间自相关长度σyy和波长λ寸偏振度P的影响情况。研究表明,偏振度P的复杂性依次为偏振度P(0,ρ,z)、P(ρ,ρ,z)和P(0,0,z),源平面处的偏振度与空间相关长度(σxy和σyy)有关,而与光束波长λ无关。
  第三章:研究了当用随机电磁GSM涡旋光束照射生物组织时,生物组织折射率结构常数C2n口等参量对偏振度态的影响情况。结果表明,在生物组织传输中,波长λ越小、生物组织折射率结构常数C2n越大,偏振度P(ρ,0,z)的最小值越大而最大值越小,互相关空间长度σxy越大,偏振度P的最小值越小而最大值越大。方位角θ(ρ,0,z)的初始值和最终值的极性相反,σyy与σxx的差值极性不同,方位角θ的变化趋势也不同。当空间自相关长度σyy=σxx时,椭圆率ε在最大值。
  第四章:研究了当用随机电磁GSM涡旋光束照射生物组织时,生物组织折射率结构常数C2n和光束波长λ寸相干度μ的影响情况。研究表明,生物组织折射率结构常数C2n和光源波长λ寸随机电磁GSM涡旋光束在生物组织中相干度μ有一定的影响。当相干度μ的最大值和相应的传输距离越小时对应的C2n越大。
  第五章:研究了当用随机电磁GSM涡旋光束照射生物组织时,Stokes参量的变化情况。研究表明,斯托克斯参量s'1,s'2,s'3的最大值越小而s'1的最小值越大时,生物组织折射率结构常数C2n越大;同时因为远红外波长与生物组织自生发出的波长相近而发生共振,另一方面,生物组织对紫外线有较强的吸收作用,因此我们选择近红外光进行研究。
  第六章:对本论文中随机电磁GSM涡旋光束在生物组织传输中的研究过程进行了概括。
[博士论文] 王北一
测试计量技术及仪器 哈尔滨理工大学 2018(学位年度)
摘要:条纹结构光三维测量技术以其高准确度、高效率和非接触的优点在高速检测、产品开发、质量控制、反向工程等领域得到广泛的应用和发展。其测量准确度随着硬件设备和图像处理技术的发展而大幅度提高,但针对复杂被测物,其容错能力、抗干扰能力较弱,从而制约了其实用性。为此,本文研究采用普通条纹结构光三维测量方法,针对复杂被测物受相位展开方法和表面特性影响带来的测量误差,研究多频相位展开方法、表面高亮抑制方法及其装置。
  1.本文对于目前展开相位的复杂计算,范围有限和波长位置跃跳导致大误差的问题,提出一种双频条纹结构光相位展开方法,建立其数学模型。进而,针对实际应用环境,对提出的相位展开方法进行了误差分析,推导其误差容限。通过三维测量与抗干扰能力仿真验证实验,在有干扰和无干扰环境下,验证双频相位展开数学模型和误差分析的正确性。
  2.针对现有多频模式时间相位展开方法,即多频分层、多频外差和多频数论,通过测量原理阐述、测量误差分析、数值仿真实验与本文双频条纹结构光相位展开方法进行对比研究。鉴于投射图案起止点存在跃跳误差问题,提出一种错位双频条纹结构光相位展开方法,完成其理论分析和数值仿真验证。
  3.为进一步拓展条纹结构光量程,或在同量程范围内提高相位展开方法的抗干扰能力,将双频相位展开方法拓展到三频相位展开方法。建立其数学模型,对提出的相位展开方法进行误差分析,推导其误差容限。分析条纹结构光组合的等效波长,给出最优频率组合准则。通过三维测量与抗干扰能力仿真验证实验,在有干扰和无干扰的仿真环境下,验证三频相位展开数学模型和误差分析的正确性,以及在误差、抗干扰能力方面的有效性。
  4.针对条纹结构光测量过程中高亮区域导致测量失效,提出基于线性扩散板的高亮抑制方法,推导出入射光线经过线性扩散板之后的辐射照度与高亮点反射光线的辐射亮度表达式,建立了基于辐射度量学的线性扩散板抑制高亮原理模型。为进一步消除高亮区域,针对现有高亮抑制算法存在复杂的图像分割问题,提出反射分量分离理论与基于优先级的像素填补方法相结合的强反射表面高亮抑制图像处理算法。
  5.提出和实现条纹结构光三维测量的高亮抑制方案和装置,针对典型表面和复杂表面进行三维测量实验。实验表明,双频和三频条纹结构光相位展开方法能有效抑制跃跳误差、运算简洁、测量效率较高。进行了基于线性扩散板的物体高亮抑制实验与基于反射分量分离与优先级像素填补方法相结合的高亮抑制实验。对不同形状、不同光滑度的强反射表面物体在进行三维重构实验和定性与定量分析。
  本文研究为条纹结构光三维测量相位展开和高亮抑制提供了理论支撑和实验依据,对促进条纹结构光三维测量技术工程应用具有实际意义。
[硕士论文] 卢雪菁
应用数学 闽南师范大学 2018(学位年度)
摘要:混沌同步问题是非线性科学研究领域的一个热点课题,由于混沌同步广阔的应用前景,其应用范围也从物理学拓展到生物医学工程、保密通讯等领域。
  本文研究了两类Lur'e型混沌系统——混沌蔡氏电路和多螺旋Jerk混沌系统——在线性状态误差反馈控制下达到混沌同步的代数型判据问题。主要工作包括:
  (1)基于Lyapunov稳定性定理,研究了存在通道时延的主-从蔡氏电路(Chua's Circuits)系统的滞后混沌同步问题。通过运用多项式理论中的斯图姆定理和因式分解定理等工具,严格证明了几种控制增益矩阵情形下的代数型滞后混沌同步判据,并通过与现有文献同类判据的实例比较,验证了这些新判据具有更少的保守性。
  (2)研究了主-从多螺旋Jerk混沌系统的同步问题,采用绝对稳定性等理论严格证明了一般控制矩阵情形下的频率域同步判据和几种特殊控制矩阵情形下的代数同步判据,并利用斯图姆定理得到了优化的同步判据。实例结果证实了这些新判据的有效性和较少保守性。
[硕士论文] 郑明晖
工程硕士 广西大学 2018(学位年度)
摘要:ZnXY2(X=Si、Ge和Sn;Y=P、As和Sb)化合物属于Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ2黄铜矿型结构半导体化合物,因为其特殊的电子结构和光学特性,其在非线性光学、半导体激光器、红外光学参量振荡器和太阳能电池等领域展现出十分广阔的应用前景。为了进一步了解这类化合物的微观电子结构与非线性倍频效应之间的内在联系,有必要对其结构和相关性能进行深入研究。本文用基于密度泛函的第一原理方法计算了ZnXY2(X=Si、Ge和Sn,Y=P、As和Sb)的晶格常数、弹性常数、体积模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比、电子态密度、能带结构、光学性能等,并采用准谐德拜模型计算了德拜温度、体积模量、热膨胀系数、定压比热容等热力学性能。
  本文主要计算结果如下:
  (1)ZnSiY2(Y=P、As和Sb)三个化合物的晶格常数的计算值与实验值以及其他理论计算值一致。计算的弹性常数表明,该系列化合物满足力学稳定性条件。弹性模量显示这些晶体材料的抗压缩性能比抗剪切性能强,其中ZnSiP2的刚度最高;B/G比值显示这些化合物均属于脆性半导体材料。电子结构显示ZnSiP2、ZnSiAs2和ZnSiSb2均为直接带隙半导体。而对光学性能而言:这三个化合物实现相位匹配能力依次增强,在红外区域透光性依次减弱。计算的热物理性能结果表明ZnSiY2系列化合物的的德拜温度随着Y原子序数的增加而减小;它们的体积模量随着温度的增加而减少,随着压强的增加而增大;它们的热膨胀系数和定压比热容随着温度和压强的变化趋势基本相同,且随着温度的升高而变大,随着压强的增大而减小。
  (2)ZnGeY2(Y=P、As和Sb)三个化合物的晶格常数计算值与实验值以及其他理论计算值一致。该系列化合物满足力学稳定性条件。弹性模量显示这些晶体材料的抗压缩性能比抗剪切性能强,其中ZnGeP2的刚度最高,B/G比值显示这些化合物均属于脆性半导体材料。其电子结构显示ZnGeP2为间接带隙半导体,而ZnGeAs2和ZnGeSb2为直接带隙半导体,这三个化合物的光学性能显示:在红外区域透光性依次减弱,ZnGeAs2实现相位匹配能力较好。这三个化合物的的德拜温度随着Y原子序数的增加而减小;它们的体积模量随着温度的增加而减少,随着压强的增加而增大;它们的热膨胀系数和定压比热容随着温度和压强的变化趋势基本相同,随着温度的升高而变大,随着压强的增大而减小。
  (3)ZnSnY2(Y=P、As和Sb)三个化合物的晶格常数计算值与实验值以及其他理论计算值一致,该系列化合物也满足力学稳定性条件。这些晶体材料的抗压缩性能比抗剪切性能强,其中ZnSnP2的刚度最高,B/G比值显示ZnSnP2和ZnSnAs2属于脆性半导体材料,而ZnSnSb2属于塑性半导体材料。电子结构显示ZnSnP2、ZnSnAs2和ZnSnSb2均为直接带隙半导体,光学性能显示:ZnSnP2和ZnSnSb2实现相位匹配能力较好,这三个化合物红外区域透光性依次减弱。这些化合物的的德拜温度随着Y原子序数的增加而减小,它们的体积模量随着温度的增加而减少,随着压强的增加而增大;它们的热膨胀系数和定压比热容随着温度和压强的变化趋势基本相同,随着温度的升高而变大,随着压强的增大而减小。
[博士论文] 胡广骁
光学 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:拉曼散射是一种非弹性光散射现象,反映了分子(或晶格)的振动、转动及其它低频模态信息,可用于获取探测目标的成分或结构信息。相比于红外吸收光谱技术、荧光光谱技术,特征峰更加细锐,对于物质成分的识别更加准确。有毒化学品、危险爆炸物、极端环境下矿物、生命标志物等目标的远程非接触安全探测在国防安全、地质勘探、行星探测等领域中具有重大的科学价值。现有的拉曼光谱技术多为原位分析系统,很难满足上述目标的探测分析。研究一种新型的远程非接触拉曼光谱技术,将为上述研究领域提供一种安全、高效、精准的分析手段。
  在拉曼光谱技术的发展进程中,先后经历了单元棱镜光谱仪与光栅光谱仪(1920~1980)、傅里叶变换光谱仪(1980~1990)、多元光栅色散型光谱仪(1990~2010)与本文论述的空间外差拉曼光谱仪的研究热潮(2010~至今)。傅里叶型光谱仪,存在移动部件,不能适用于时间分辨技术。光栅色散型拉曼光谱仪,受到入射狭缝的限制,很难取得较高的光通量。自2011年以来,基于其大视场、高通量、高分辨率、小型化、无动件、适用于远程等特点,空间外差拉曼光谱技术(SHRS:Spatial Heterodyne Raman Spectroscopy)成为拉曼光谱探测、拉曼光谱应用领域等相关学科的一个研究热点。
  本文以空间外差拉曼光谱探测技术为研究对象;以验证SHRS探测能力,实现高光谱、宽谱段、远程非接触的实验平台与原理样机为研究目标;围绕SHRS探测机理、一维SHRS实验研究、二维SHRS实验研究与便携式SHRS光谱仪样机优化设计等内容展开。具体研究内容如下:
  1.SHRS探测机理研究。
  本部分工作对SHRS一维探测原理、二维干涉谱段拓宽方法进行了分析与阐述。针对一维与二维干涉数据,分别建立了处理方法,将传统应用中的一维平场方法、充零运算与傅里叶变换拓展至二维。针对原始拉曼光谱数据,建立了去尖峰噪声、去白噪声与去基线等处理方法。提出了SHRS小型化中的三个瓶颈问题,从理论上给出了衍射级混叠与成像镜组设计难度之间相互制约的原因;指出了窄谱段空间外差光谱仪光谱定标模型不再适用的原因,并将一阶定标模型拓展至二阶,建立了新的光谱定标模型。
  2.一维SHRS探测实验研究。
  本部分工作建立了一维SHRS实验系统,首先验证了原位SHRS的可行性,获取了纯净样品与天然矿石的拉曼光谱,实现优于5cm-1的光谱分辨率。利用所获取的干涉数据,对所建立的一维干涉数据数据处理方法与拉曼光谱数据处理方法进行了验证,处理之后,光谱更加平滑,信噪比可提高30%以上。通过加装望远镜的方式,对SHRS远程的远程探测能力进行了实验分析,实现大于10m的探测距离,获取了天然矿石、化学毒剂模拟剂等目标的拉曼光谱,主要特征峰信噪比优于5,可满足定量分析要求。
  3.二维SHRS探测实验研究。
  本部分工作建立了原位二维SHRS实验系统,证明了利用二维干涉法实现谱段加宽的技术可行性,实现优于4cm-1的光谱分辨率,拉曼频移范围优于3000cm-1。利用所获取干涉数据,对所建立的二维干涉数据处理方法进行了验证,处理之后信噪比可提高20%以上。对正反斯托克斯同时探测的可行性进行了理论分析,指出SHRS可实现500cm-1以下的正反斯托克斯谱带同时探测,利用二维SHRS技术,获取了硫磺、四氯化碳等强拉曼散射的特征峰。
  4.便携式SHRS样机优化设计与性能评估。
  在上述研究的基础上,开展了小型SHRS样机的优化设计,主要解决了衍射级混叠、成像镜组设计与宽谱段光谱定标等关键技术难点,进行了干涉仪、成像镜组与准直镜组的光学设计与性能评估。整机装配完成之后,进行了光谱定标与实验研究,各指标均符合设计要求。对纯净样品、天然样品的探测能力进行了测试,获取了被测目标50~3990cm-1斯托克斯频移范围内,约4.68cm-1光谱分辨率的宽带高光谱拉曼数据。对典型样品环己烷与硝酸铵的信噪比进行了测试,积分时间2s,激光功率300mW时,特征峰信噪比优于150。在此基础上,通过加装望远镜的方式,对样机的远程探测能力进行了实验分析,获取了5m外矿石、贝壳、化学试剂等目标的拉曼光谱,积分时间8s,激光功率300mW时,环己烷、硝酸铵等典型目标特征峰信噪比优于50。
[硕士论文] 邵蒙蒙
凝聚态物理 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:量子力学与统计信息学的结合,产生了量子相位估值理论,并且它在原子钟、高精度量子测量和引力波探测等领域提供了很好的理论基础。实际上,量子相位测量就是对随机测量产生的结果进行合理的数据处理,进而得到相位估计量的过程。在对量子相位进行估值时,关键点在于找到合适的量子态,优化相关的力学量以及数据的处理,以达到估计量的涨落低于标准量子极限的目的。
  在量子测量中,人为的对输出结果进行特殊的数据分类和处理,可以实现双输出测量,进而得到估计量。在马赫-曾德干涉仪的一个输出端,根据检测到的光子数目的奇、偶,还是零和非零,人们已经实现了所谓的宇称测量和零-非零测量。上述两个例子都可以归结为双输出问题。最近双输出测量在量子增益显微镜方面也开始被采用[1,2]。
  本论文的主要创新性研究成果如下:
  1.对于一般的双输出光子测量,对输出信号进行最简单的反函数数据处理就能饱和Cramér-Rao下限。并且考虑到实验中的不完美性,可以得出输出信号,光学相位的最优工作点和相位灵敏度的解析表达式。对于相位估计量,分别用最大似然估计方法和反函数估计方法进行了数值模拟。模拟结果表明解析结果是无偏的。
  2.在使用twin-Fock光照状态的显微镜中,由于实验的不完善,显微镜图像会受相位敏感度的影响。文中提出两个方案来彻底消除这种奇异性:(i)通过一个与空间相关的偏移相位来锁定在最佳工作点处由光束感测的相移(ii)将两个双输出光子计数测量进行结合,一个是具有固定的偏移相位,另一个没有任何的偏移相位。该结果对于任何一种双输出测量都是有效的,并且可能为具有N光子态的量子增益显微镜提供了方法。
  3.对于双输出光子测量,当测量次数足够多的时候,反函数估计方法无限接近最大似然估计方法,这时候可以认为反函数估计方法就是最大似然估计方法。
[硕士论文] 封焕波
粒子物理与原子核物理 广西大学 2018(学位年度)
摘要:微型结构气体探测器(MPGD)具有高计数率、极快的时间响应、亚毫米级的空间分辨、易大面积研制、结实耐用以及造价低廉的优点。因此,有许多对MPGD的深入研究,也得到广泛的应用。
  X射线偏振可以提供高能天体的几何结构,周围的磁场强度,辐射机制等重要信息,是理解天体物理的重要手段。对基于光电效应的X射线偏振的测量需要高灵敏度的探测器。得到较长较细的光电子径迹,并精细地重建出光电子径迹,是对探测器提出的要求。MPGD可以适应这些要求,是光电偏振探测器的很好的选择。为此,首先基于MicroMegas气体探测器运用ICCD相机对光读出进行了研究,对X射线和α粒子进行二维成像,都获得了α粒子和光电子的径迹;而后基于THGEM气体探测器采用了Topmetal芯片对电子进行收集并读出。在不同气压和增益的条件得到明显的光电子径迹,特别是在80kPa的气压、增益高于4×103的条件,基本满足了重建出光电子出射方向的要求。
  中国空间站计划部署的高能宇宙辐射探测设备(HERD),将在空间探寻暗物质粒子和精细观测高能区原初宇宙线。量能器是HERD核心探测器,其由LYSO立方晶体组成。本文讨论的基于THGEM气体探测器的宇宙线描迹仪,用于对LYSO晶体的标定。THGEM气体探测器的有效面积为20×30cm2,双层THGEM的增益接近1×104,采用200+134路二维条读出,重建出了55Fe源的位置。
  另外,在制作工艺方面,采用双氧水体系对THGEM膜整板化学抛光腐蚀,实现了各种规格的THGEM膜研制。
[硕士论文] 李润泉
光学工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:涡旋光是一种具有螺旋型相位结构的特殊环形光场,其具备的轨道角动量特性及特殊的相位结构使其在光学微操、光通信等领域具有重要的研究价值。本文结合国内外的涡旋光研究进展,对涡旋光的衍射特性进行了详细的研究。拉盖尔-高斯光束(LG光束)是一种最为常见的涡旋光,本文研究的涡旋光即为LG光束。
  本文的主要工作如下:
  (1)研究了LG光束经过正多边形光阑后的光场分布。针对不同的多边形光阑,包括正三角形、正方形及正六边形,通过理论研究得到LG光束经过这些光阑后的衍射光场分布图及相位分布图,同时修改光阑的结构参数,分析衍射光场的变化情况。结果表明,环形的涡旋光经过正三角形光阑及正方形光阑衍射后会出现与衍射孔相对应的光斑点阵,点阵中光斑的个数与涡旋光相位结构的拓扑荷数具有直接的关联。此外正六边形光阑衍射中,衍射光场会出现环形光斑,表明多边形的边数越多,衍射光场也越接近入射的涡旋光。
  (2)研究了LG光束经过圆形衍射孔后的衍射光场。研究发现,经过圆孔、圆环光阑后,衍射光场的光强近似于Bessel光束的光强分布,相位仍保留LG光束的结构。随后研究了正六边形多孔阵列光阑的衍射情况,发现改变拓扑荷数能够得到蜂窝状、花瓣状及莲蓬状的光场,并且随着拓扑荷数的增大,衍射光场会出现一种准周期性的变化。针对其中的蜂窝状光场进行了详细的分析,研究了正六边形多孔阵列光阑的结构对于蜂窝状光场的影响。
  (3)开展了涡旋光的衍射实验,利用空间光调制器加载叉形光栅,实现涡旋光的产生,利用产生的涡旋光开展了相关的衍射实验,实验结果与理论结果保持一致。
[博士论文] 李文琳
理论物理 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:自从C.Huygens于17世纪发现同步现象并对其特性进行研究以来,同步理论被大量学者发展与完善,并在物理学、生物学、计算机科学乃至社会学等多个领域展现了其应用价值。近年来,研究者在微观尺度下观测到了类似的现象。量子力学独特的性质使得经典同步理论难以准确地描述和分析微观系统的同步现象,这导致了以量子力学为基础的同步理论,即量子同步理论,成为了一个新的研究热点。量子同步理论作为量子力学、信息学与控制论的新兴交叉学科,其主要研究目标是给出量子同步现象的定义与度量;设计令量子系统达到同步的方案以及寻找其合适的应用方案等。为此,本文主要针对上述关键问题进行了研究。我们给出了一种基于相对误差的非局域的量子同步度量;提出了利用耦合或控制实现两体光力系统间的量子同步方案;进一步将该方案推广到多体系统,并获得了同步条件;展示了量子同步在近似加速方案和参数识别方案中的应用。具体的研究内容如下:
  以量子完全同步和量子相同步为基础,给出了量子广义同步的定义与相对应的同步判据。这一判据降低了通过系统自身的参数判断其能否达到同步过程的难度。同时,从量子测量的角度解释了在量子同步度量中引入非局域项的必要性并提出了一个真正的量子同步度量应该满足的四条准则。在此基础上,给出了一种同时满足上述准则的量子同步度量。这些准则和度量能够区分一个同步现象是量子同步还是半经典同步。
  以两体光力系统为例,分别提出了利用耦合和控制场令系统达到量子同步的方案并给出了控制场的解析表达式。研究发现,耦合同步具有模型简单以及量子涨落较小的优点;而控制同步法具有设计灵活、易于实现广义同步并可以使系统快速达到同步的优点。这一论题随后被推广到多体系统中。当耦合的量子系统构成星形网络、小世界网络和无标度网络时,我们获得了能够令系统达到量子同步所对应的同步条件。这些条件在系统的耦合结构变化时依旧适用。进一步通过数值模拟由腔QED系统和光力系统构成的量子网络验证了同步条件的有效性。
  最后,提出了两种利用量子同步优化量子信息处理过程的方案,其分别为近似加速方案以及参数识别方案。通过将量子Zeno近似加速问题转化为量子广义同步问题,给出了加速哈密顿量和加速场的通式。与常见的近似加速的相关研究相比,量子广义同步放宽了控制目标的限制,从而使加速哈密顿量可以被灵活地选取。随后,通过构建虚拟系统的动力学方程并令其与目标参数同步,我们设计了一种识别量子系统中未知参数的方案。当系统的演化呈现出类随机的混沌演化时,这一方案仍然适用。
[硕士论文] 王敬诚
理论物理 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,单模量子化光场与两能级原子相互作用的Dicke模型引起了人们极大的研究兴趣。本学位论文主要运用量子光学相关理论,采用数值计算和模拟的方法重点研究N个全同粒子的Dicke模型。系统地研究了单模光腔内全同原子的自旋压缩及光场的量子统计性质。
  本学位论文将会在以下三个方面展开讨论:
  首先,我们在第一章中回顾了单模光场各种量子态,例如:数态(Fock态)、相干态和压缩态,接着介绍了描述光场统计分布性质的二阶关联函数和二能级原子系宗的自旋压缩。
  第二章中,在偶极近似及旋转波近似(RWA)条件下,详细讨论了两个全同粒子情况的Dicke模型,求解含时薛定谔方程,计算出了两个全同粒子情况Dicke模型的解析解。最后分析了在单光子跃迁的情况下,自旋压缩系数和光场Fano因子的解析结果。
  第三章为本论文的重点,我们将前一章节两个全同粒子的Dicke模型进行了推广,考虑N(N>2)个全同粒子的一般情况,并分析原子-光场反共振项、原子自发辐射及腔内光子漏损等因素的影响。从初始态相干直积态出发,两能级原子和光场几乎同时随时间演化为自旋压缩态和振幅压缩缩态。同时我们还发现反共振项的贡献等效对旋转波近似结果提供一个修正,对最优压缩值影响很小;原子的自发辐射和腔内光子漏损减弱了最终压缩程度,它们对最优压缩时间的影响不大。
[硕士论文] Wafa Ibrahim
核科学与技术;核能科学与工程 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2018(学位年度)
摘要:快速而准确地计算蒸汽和水的热性能对于热工水力核分析的代码编译和一般应用中的性能计算至关重要。本工作的重点是为计算水的热力学性质作功能的简化,这对于代码应用方面足够简单而准确。对于热水力分析,通常采用线性插值法来计算水的热力学性质。然而,线性插值的算法需要花费大量的计算时间。另一种方法是使用简单的近似函数,通过近似函数的功能,可以在更少的计算工作量下获得热工水力特性。由于在整个压力范围内没有任何单一函数可以适用于定义热工水力特性,因此可以把整个压力范围分为不同的小范围,这些小范围的特性则通过不同的近似函数定义,并且可以在一定范围内调整一些函数以得到合适的属性数据。IAPWS-IF97蒸汽和水性能表已经开发了一系列用于不同蒸汽和水性质的近似函数,这些函数可适用于压力范围从0.0007 MPa至22 MPa,适用温度范围为1~450℃。将本工作程序开发函数的预测性能与IAPWS-IF97中蒸汽和水性能进行对比,给出两者的相对偏差,结果显示所开发函数的简单属性与IAPWS-IF97中的属性偏差远小于0.2%。一些用于蒸汽和水属性的开发功能也可应用于一般用途。这些近似函数已经用C++语言编译,并且在快速和计算机效率方面已经显示出良好的结果。
[博士论文] 毛云龙
信息与通信工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:时域有限差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)方法是一种高效的计算电磁学方法,具有简单、直观的特点,被广泛应用于解决宽频带、复杂结构以及复杂电磁环境等电磁问题。在FDTD方法中应用合适的边界条件可以有效提高计算效率。FDTD方法的边界条件主要分为两大类:不同媒质间的边界条件和截断计算区域的边界条件,不同媒质间的边界主要是表面阻抗边界条件(Surface Impedance Boundary Condition,SIBC),截断计算区域的边界主要是各种吸收边界条件。研究发现,SIBC存在多区域划分预处理导致计算复杂的问题,而各种吸收边界存在内存占用大,计算复杂的问题。
  针对上述问题,本文对边界条件进行了深入研究,提出了一种高效的用于不同媒质的边界条件和两种高效的吸收边界条件。主要工作及创新点概括如下:
  (1)针对SIBC多区域划分预处理导致计算复杂的问题,提出了后置理想电导体(Perfect Electric Conductor,PEC)的表面阻抗边界条件(PEC-SIBC),将不同媒质交界面上的电场分量用磁场分量描述,再作为等效磁流源引入到FDTD更新方程中,利用PEC替换介质,保证了场的连续性,实现了PEC-SIBC和FDTD的更新方程统一。通过多个仿真实验验证了PEC-SIBC的有效性,分析了实现复杂度。研究表明,与SIBC相比,PEC-SIBC的计算精度更高,并且不需要多区域划分的预处理,提高了FDTD的计算效率,实现更加简单、方便,应用范围更广。
  (2)针对吸收边界条件内存占用多、计算复杂的问题,提出了表面阻抗吸收边界条件(Surface Impedance Absorbing Boundary Condition,SIABC),实现了自由空间的外延。理论推导了SIABC的更新方程,得到了和FDTD更新方程具有相同形式的数学表达式,因此不需要引入新的方程,仅通过修改截断边界上场的更新方程系数就能引入SIABC,具有计算简单、实现方便的特点。通过四个三维仿真实验比较了SIABC和卷积完美匹配层(CPML)吸收边界条件的吸波特性,分析比较了不同吸收边界对内存的占用。结果表明,SIABC与CPML具有相比拟的吸波特性,但SIABC作为吸收边界消耗内存更少,计算效率更高。
  (3)针对大区域仿真计算使用内存多的问题,提出了非均匀网格表面阻抗吸收边界条件(Non-uniform SIABC),利用渐变网格技术增大了SIABC与散射体之间空气层的网格尺寸,减少了空气层占用的网格数。理论推导了Non-uniform SIABC的更新方程,给出了稳定性条件;对非均匀网格的非物理性反射现象的理论分析解释了导致数值色散增大的原因。通过三个三维仿真实验,比较了Non-uniform SIABC、SIABC以及CPML的吸波特性,分析了它们对内存的占用。研究表明,非均匀网格技术虽然稍微影响了Non-uniform SIABC的吸波特性,但同时也减少了网格总数,缩短了仿真时间,提高了计算效率。以Non-uniform SIABC作为吸收边界需要综合精度和效率,谨慎地进行非均匀网格划分。
[硕士论文] 章红
测绘科学与技术 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:大气层按照热状态可以划分为对流层、平流层、中间层和热层。在距离地面高度60km以下的大气层部分会对电磁波的传播产生影响,这部分大气可以分为对流层和平流层两部分,而产生延迟的80%都发生在对流层,故电磁波在该层大气中传播所引起的误差称为对流层延迟误差。对流层延迟可以分为干延迟和湿延迟两部分。影响对流层延迟的参数有很多,其中包括测站的气象参数和地理位置等。测站的地理位置和高程与对流层的相关性较大,能否仅仅根据测站的地理位置和高程拟合区域对流层延迟模型,使其知道区域内测站的坐标就能知道该测站的对流层延迟量。目前用于计算对流层延迟的模型,大都是基于全球平均大气情况下建立的。在区域内进行高精度的基线解算和定位时,其精度很难满足需要,但是随着中国区域CORS网的建成和使用,在建立精确的区域对流层延迟模型方面获得了一些成果。由于对流层延迟不仅仅与测站的地理位置和高程有关,还与测站的气象参数有关,所以利用测站的地理位置和高程信息来建立对流层拟合模型时,模型中不可避免地含有误差。因此,消除误差对于提高对流层拟合模型精度就显得格外重要。
  在1977年,Stone提出了半参数这个重要的统计模型。半参数模型加入了非参数分量,为估计误差提供了一个新的思路;半参数模型含有参数分量和非参数分量,能够同时具有非参数和参数模型的优点。因此本次研究采用的软件是高精度GNSS数据处理软件GAMIT,数据是来源于香港卫星定位参考网中的测站。利用GAMIT软件解算出香港CORS网中测站的对流层延迟量,结合香港地政总署测绘处提供的测站坐标,建立香港地区对流层拟合模型。并将不同拟合模型得到的对流层延迟值与GAMIT软件解算得到的对流层延迟值进行对比,选取最适合香港地区的对流层拟合模型。并将半参数模型应用到选取的香港地区对流层拟合模型中。主要研究内容如下:
  (1)介绍了常用的对流层延迟拟合模型,并运用最小二乘和整体最小二乘两种拟合方法对香港地区进行拟合,通过对比选取适合香港地区的对流层拟合模型。结果表明:在香港地区分别对不同的拟合模型运用最小二乘和整体最小二乘进行拟合,整体最小二乘比最小二乘拟合的精度高。经过对比选取最适合香港地区的对流层拟合模型为含一个高程因子的四参数曲面拟合模型(H1QM4)。
  (2)通过香港CORS网的观测数据、测站的地理位置和高程信息来建立的区域对流层延迟拟合模型不可避免地含有误差,导致建立的模型精度往往不高,因此需要进行误差的消除。本文选取消除误差的方法为半参数模型,故研究了半参数模型的有关理论和方法,讨论了半参数补偿最小二乘估计解的特点,详细地介绍了正则矩阵和平滑因子的确定方法。
  (3)本文运用半参数模型对香港地区选取的含一个高程因子的四参数曲面拟合模型(H1QM4)进行误差的消除,并通过MATLAB软件进行实验。对比不同的确定平滑因子和正则矩阵方法,以便选取半参数模型中最适合的平滑因子和正则矩阵来消除对流层拟合模型中的误差。将运用半参数消除误差的H1QM4模型、最小二乘拟合的H1QM4模型和整体最小二乘拟合的H1QM4模型得到的对流层延迟值与GAMIT软件解算得到对流层延迟值进行对比。由流动站计算的中误差均值可知:整体最小二乘较最小二乘拟合模型精度提高了约1mm。半参数H1QM4模型较最小二乘拟合精度提高了约2mm。
[硕士论文] 陈颖康
物理学光学 广西大学 2018(学位年度)
摘要:艾里光束是近几年兴起的一种无衍射光束,它在传输过程中具有无衍射、自愈合、自加速的奇特光学特性,因而吸引了诸多科研工作者的广泛兴趣,在表面等离激元操控、光弹、三维超分辨率成像、图像信号传输等多个领域有极为广泛的应用。随着艾里光束的应用推广,衍生出了诸多不同类型的类艾里光束。同标准艾里光束相比,相位经过额外或特殊调制的类艾里光束,其某些特性会得到优化与加强,以满足人们的应用需求。通过改变两翼夹角和在艾里函数的基础上添加螺旋相位,本文主要研究了任意两翼夹角的非傍轴二维艾里光束和两翼夹角不为90°的畸形二维涡旋艾里光束的传输特性,并与前人研究过的傍轴二维艾里光束和两翼夹角为90°的二维涡旋艾里光束的传输特性进行了比较研究。论文具体研究内容如下:
  (1)以突变理论为基础框架,从二维艾里光束韵光场分布方程出发,推导得到了不同两翼夹角、不同入射角度的二维艾里光束的传输特性。发现:两翼夹角为90°的二维艾里光束在傍轴传输时不会发生双曲脐点型突变,光束沿一条抛物线轨迹传播,而在非傍轴传输时则会发生双曲脐点型突变,主瓣和光强峰值点沿两条不同的抛物线轨迹传播;两翼夹角不为90°的二维艾里光束则不论在傍轴还是非傍轴传输时都将发生双曲脐点型突变。另外本文还对任意两翼夹角的傍轴二维艾里光束的传播轨迹进行了数值模拟,得到了两翼夹角改变时光束传播轨迹的变化规律。
  (2)结合数值模拟和实验测量的结果,分析了不同拓扑荷数、任意两翼夹角的二维涡旋艾里光束的传输演化特性。发现,由于额外添加的螺旋相位,二维涡旋艾里光束的主瓣在初始位置处存在一可自修复的半环形缺口,自修复距离跟两翼夹角和拓扑荷数的大小有关。又因为光学涡旋具有轨道角动量,使得光束在传播过程中会发生向左的横向偏移,因此可以通过改变两翼夹角和拓扑荷数来控制光束主瓣和光强峰值点的传播轨迹,做到上下、左右全方位的轨迹调制。另外,考虑到二维涡旋艾里光束在传输过程中能量分布的变化,可以通过改变两翼夹角和拓扑荷数来控制光束在不同传输距离处横截剖面图中任意位置的光强比。
[硕士论文] 郑家成
凝聚态物理 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:与一般磁性材料在低温下磁矩会呈规则有序排列不同,量子自旋液体作为全新的拓扑量子态体系电子的自旋即使在绝对零度也呈液体一般的无序状态。虽然自旋无序排列,它们之间却存在着长程的量子纠缠,因此可以被应用于量子通讯及量子计算。另外,有观点认为,高温超导电性是通过掺杂演化而来的,因此对量子自旋液体的研究也有助于探索高温超导电性机理。
  目前理论上认为量子自旋液体体系是建立在三角格子或Kagome格子上的阻挫系统。2006年,加州理工大学的Alexei Kitaev教授提出了一种定义在二维六角蜂窝状格子上具有有效1/2自旋的拓扑自旋模型,称为Kitaev量子自旋模型。与几何磁阻挫导致的量子自旋液体不同的是,Kitaev量子自旋液体中磁无序的产生是由于体系中的量子阻挫效应。自旋之间的相互作用称为Kitaev相互作用。该模型具有拓扑序,存在非阿贝尔任意子激发。一个带有任意子激发的二维量子系统可以被用作容错的量子计算。因此,在实验上找到这种材料具有重大意义。
  寻找纯净Kitaev模型的真实二维量子体系材料就尤为重要。近期研究发现,在α-RuCl3材料中存在Kitaev和其它相互作用,但该材料的基态为zigzag的磁有序态。由于之字形磁有序的有序矩很小,在多样化的外部条件下,如果磁有序被抑制,可以观察到自旋液体行为。
  文章一共分为五部分。第一部分:介绍了量子自旋液体和α-RuCl3的研究背景。简单解释了量子自旋液体以及近几十年来的研究成果,之后,Kitaev提出一个基态为自旋液体,可精确求解的自旋模型。幸运的是,最近在具有准二维蜂窝状晶格的α-RuCl3中,发现其具有Kitaev相互作用项,在加场条件下,极有可能观测到自旋液体,引发了近期国内外极大的关注。
  第二部分:简单介绍了核磁共振实验原理,常用脉冲序列,实验室装置:谱仪、功率放大器、网络分析仪、磁体、高压包等。并以200MHz为例简要叙述了工作原理。
  第三部分:结合比热和磁化率测量,在核磁共振的高磁场下α-RuCl3诱导出无能隙的自旋液体的激发,得到了磁相图;之后通过介电常数得出了一致的低场磁有序相图,有效的标明了量子临界点,证明磁电耦合的存在,并推测该材料有可能是第二类多铁材料。
  第四部分:通过高压磁化率和高压核磁共振手段测量压力下α-RuCl3的变化,不仅出现了奇特的TN随着压力非线性变化,而且进入高压磁无序相之前,有明显的相分离现象。
  第五部分:论文的总结。虽然对α-RuCl3进行了多方面测量分析,并且得到了由磁场诱导出无能隙的自旋激发态和高压下奇特的高压无序相。但是仍然存在一些争议,譬如有无能隙的问题。并期望在以后的量子自旋液体探索中,研究者们可以做出更卓著的贡献。
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