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激光冷却和单原子俘获

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一、激光冷却与单原子捕获(论文文献综述)

高浩锋[1](2021)在《光诱导原子解吸附及空芯光子晶体光纤充铷的实验研究》文中研究指明空芯光子晶体光纤作为一种独特的光子晶体光纤,因光子带隙和空芯结构,使其具有了传输损耗低、色散可控等优点,因此被广泛应用到各个领域。尤其是空心的纤芯结构,为在空芯光子晶体光纤内填充碱金属原子气体提供了可能性,如在空芯光子晶体光纤内充铯原子,可实现单光子水平的光存储。然而光纤介质腔内的碱金属原子浓度较低,这需要利用光诱导原子解吸附的手段,来增大原子介质腔内的光学深度。本文在铷原子池中对光诱导原子解吸附进行了实验研究,发现解吸光照射时产生的原子浓度增大不仅源于光解吸附的作用,也有光热效应的影响。随着解吸光功率增大,两者效果逐渐趋近,且共同作用下进一步增大了原子浓度增长。同时为增强光诱导原子解吸附的效果,实验中基于填充法烧制了多孔玻璃,并将其封装在自制原子池内。此外,本文设计了两套空芯光子晶体光纤充铷系统,利用双端口腔以及光纤固定夹板的设计,优化光纤内铷原子充载过程。这对于全光纤原子介质型光子器件的研究有着重要意义。

祖小龙[2](2020)在《单金属位点催化剂的可控合成及其光电还原二氧化碳性能研究》文中研究说明化石能源的无节制使用产生了过量的二氧化碳(CO2),打破了地球原有的碳循环平衡,加剧了全球气候变暖、生态失衡等环境问题的恶化。作为具有竞争力的绿色能源转换途径,电催化或光催化技术可以将“废料”CO2还原成小分子碳基燃料,有利于改善环境恶化和能源短缺等问题。然而,已报道的CO2催化还原体系大多存在转化效率过低等问题,很难满足实际应用需求。同时,C02还原体系中不仅存在析氢等副反应,还涉及了 C-O键断裂、C-H、C-C键的生成等问题,造成还原产物的成分过于复杂,难以在实际应用中直接利用。因此,制备高活性、高选择性且易于大规模生产的光电催化CO2还原材料具有重要的研究价值。本论文以单金属位点催化剂作为材料基础,通过构建理想的结构模型来阐述材料微观结构与宏观性能间的构效关系,为设计高效的CO2光电还原体系和相关应用提供新的途径。论文研究内容如下:1、氮掺杂石墨烯负载单位点Snδ+实现高效稳定的电催化还原CO2性能:以含量丰富且廉价的金属锡为例,我们采用快速冷冻-真空干燥-锻烧法成功地制备了公斤级产量的氮掺杂石墨烯负载单位点锡催化剂。同步辐射XAFS光谱和HAADF-STEM图像表明Sn原子携带有少量的正电荷并呈现原子级分散态,这种特殊的电子结构有助于稳定CO2还原过程产生的CO2·-和HCOO-中间体。同时,原位红外光谱捕捉到电还原CO2过程产生的CO2·-*和HCOO-*中间体。结合吉布斯自由能计算结果,我们发现上述重要中间体的生成过程是热力学自发的,这使得CO2分子活化和质子化能够持续稳定地进行。此外,相比于未掺杂氮的样品,氮掺杂石墨烯负载单位点Snδ+生成甲酸的脱附能从2.16 eV下降到了 1.01 eV,并且Sn-HCOO-键长也进一步增大,这表明氮的掺杂可以有效促进产物甲酸的脱附。CO2电还原测试结果表明,氮掺杂石墨烯负载单位点Snδ+生成甲酸盐的起始过电位可低至60 mV,这是当时报道的非贵金属催化剂在电还原CO2中起始过电位的最低值。同时,该催化剂在电还原CO2反应中的转换频率高达11930 h-1,且在连续反应200h后仍未失活,证实了其优异的活性与稳定性。上述工作为设计高效的CO2电还原体系和相关应用提供新的途径。2、超薄钛酸片负载单位点Ag实现提升的可见光还原CO2性能:以贵金属银为例,我们首次制备了超薄钛酸纳米片负载单位点Ag,且该原位合成单位点Ag催化剂的普适性原理有望应用于其它单位点贵金属催化剂的制备。结合理论计算,我们发现负载单位点贵金属Ag的超薄钛酸纳米片的电荷分布明显异于未负载负载单位点Ag的超薄纳米片。负载单位点贵金属Ag的超薄钛酸纳米片上的单位点Ag原子具有明显局域的电荷分布,这种局域电荷分布有利于CO2分子在Ag原子位点的吸附与活化过程。此外,与未负载单位点Ag的超薄钛酸纳米片相比,CO2吸附曲线也证实超薄钛酸片负载单位点Ag具有更高的CO2吸附量;同时,紫外可见吸收谱显示负载单位点Ag的超薄钛酸纳米片催化剂在可见光区具有更强的光吸收,且表面光电压结果显示其拥有更高的载流子分离效率,这些特性显着地改善了 CO2可见光还原性能。最后,超薄钛酸纳米片负载单位点Ag催化剂应用于可见光还原CO2性能测试结果表明,CO2还原生成甲醇产物的产量最高可达到37 μmol g-1 h-1,相应的转化数与转化频率分别为120和20h-1。同时,超薄钛酸纳米片负载单位点Ag可见光还原CO2生成甲醇的选择性可达到90%,远大于超薄钛酸纳米片和超薄钛酸纳米片负载Ag颗粒样品生成甲醇产物的选择性。循环稳定性测试表明超薄钛酸纳米片负载单位点Ag催化剂在长达96h的可见光连续催化下,其甲醇产量和选择性都没有明显的衰减,这显示了超薄钛酸纳米片负载单位点Ag催化剂良好的CO2光还原效率和高选择性。上述工作为合成负载单位点贵金属的超薄催化剂及其相关应用提供了新的思路。3、超薄钛酸片掺杂单位点Co实现高选择性的可见光还原CO2性能:以过渡金属钴为例,我们首次制备了单位点Co掺杂的超薄钛酸纳米片。基于该合成过程的普适性原理,该原位合成单位点Co的掺杂方法有望应用于其它金属单位点催化剂的制备。结合第一性原理计算结果,我们发现在超薄钛酸纳米片表面掺杂单位点金属Co后,其掺杂的单位点Co具有明显局域的电荷分布,这种局域电荷分布有利于CO2分子在Co原子位点上的吸附与活化过程。紫外可见吸收谱显示单位点Co掺杂的超薄钛酸纳米片催化剂在可见光区也具有更强的光吸收能力,且表面光电压结果显示其拥有更高的载流子分离效率,这些特性显着地改善了 CO2可见光还原性能。最后,将单位点Co掺杂的超薄钛酸纳米片催化剂应用于可见光还原CO2性能测试,我们发现其生成甲醇的最高产量可达到90 μmolg-1h-1,相应的甲醇产物选择性最高可达到95%。同时,在长达96h的可见光连续催化下,单位点Co掺杂的超薄钛酸纳米片催化剂可见光催化CO2还原生成甲醇的产量和选择性都没有明显的衰减迹象,这显示了单位点Co掺杂的超薄钛酸纳米片催化剂良好的CO2光还原效率和高选择性。上述工作为合成单位点金属掺杂的超薄催化剂及其相关应用提供了新的途径。

房丰洲[3](2020)在《原子及近原子尺度制造——制造技术发展趋势》文中研究指明探讨了制造技术发展趋势,论述了制造历史发展的三个阶段,指出原子及近原子尺度制造(ACSM)是下一代制造技术的主流发展趋势,对未来科技发展和高端元件制造具有重要意义。详细分析阐述了ACSM的主要研究内容及关键科学问题,并提出了相应的建议和措施。

胡昕欣[4](2020)在《面向量子网络的光子-原子混合集成芯片研究》文中指出量子力学的建立和发展深刻又永久的改变了 20世纪以来的科学进程。将量子力学的思想和方法引入经典计算机科学和信息科学后产生的两个新兴学科——量子计算和量子信息学,他们被量子力学原理赋予了无与伦比的优势:一些针对特定问题的量子算法使得处理在经典计算机中无法完成的复杂任务成为了可能;同时,量子态的不可克隆性保证了以单光子为信息传递载体的量子信息传递过程是完全保密的,这在任何经典通信技术中都无法实现。这些优势都使得这两个新兴学科越来越成为最值得关注的科学领域。量子网络是量子信息和量子计算的一个重要应用。它同时结合了量子计算和量子信息学原理,主要由量子节点、量子通道和量子中继器组成。其中量子节点用于本地化的生成、处理和存储信息,量子通道用于量子信息的传输,量子中继器用于实现长程纠缠。目前,有很多研究工作着眼于如何利用实验可行的物理平台搭建这三样基本组成部分。本文的主要研究目的是构建量子节点和搭建用于量子节点和长程量子通道之间互连的量子接口。我们利用腔量子电动力学(C-QED)的原理,结合集成光学微腔在稳定性和扩展性上的优势,致力于实现搭建集成光学微腔和单个冷原子构成的量子节点。为了实现量子接口,我们研究了基于氮化铝微腔的频率转换器,并讨论了如何实现从通信波段光子到原子跃迁频率的精确匹配。主要完成的工作如下:1.C-QED系统基础理论和实验研究基于光学腔与原子的C-QED系统是我们的研究核心内容,是构建基于集成光子线路和单个冷原子的量子节点的基础。我们首先搭建了最简单的光学腔——Fabry-Perot腔,并在其中放置热Rb原子系综,通过这样两个最简单的量子光学模型研究腔与原子相互作用的基本理论原理和实验技术。我们在这样的实验装置上完成了两个工作:(1)腔增强情况下的热原子系综电磁诱导透明;(2)基于原子非相干布居转移的高性能全光隔离器。在第一个工作中我们利用双镜驻波腔,参考先前的理论和实验工作,观测到了探测光与控制光同时与腔共振时的电磁诱导透明现象,并发现这种现象实际等效为非厄米的三波混频过程。我们建立了符合实验结果的理论模型对这个现象进行描述。在第二个实验中我们将腔改造为四镜行波腔,利用原子非相干布居转移和圆偏振光选择跃迁原理实现了隔离比高达51.5-2.5+6.5dB的全光隔离器。该全光隔离器具有参数稳定、带宽大、大工作范围、无本征噪声等优点,有很好的应用价值前景。2.87Rb冷原子系综和单个冷原子的陷俘和表征利用C-QED系统搭建量子节点的关键步骤是实现光学腔与腔内单原子的耦合。为此我们需要首先实现冷原子系综和单个原子的捕获。基于激光冷却的原理,我们成功搭建了磁光阱,实现了 87Rb原子系综的捕获。利用吸收成像法,我们表征得到原子团的温度大约为42.3μK。基于偶极力阱的原理,我们用一束大失谐红外光和高数值孔径物镜搭建了远失谐红外偶极阱,并将单个冷87Rb原子俘获在阱中。实验探测得到了单原子荧光台阶信号,并利用组合泊松分布对单原子的荧光信号做了直方分析,最后测量了单原子荧光信号的二阶关联函数。这些实验结果进一步证实了阱中原子的捕获,并证明了由于碰撞阻塞效应,强聚焦的远失谐红外偶极阱只能捕获0个或1个原子。3.集成氮化铝微环腔频率转换器的调谐利用氮化铝微环腔频率转换器可以通过和频过程或差频过程实现量子节点中输出的光子和通信波段光子的相互转换。在本文中我们基于特殊的和频过程——二倍频过程,研究了氮化铝微环腔频率转换器的工作频率调节,使其可以实现从1560nm通信波段光子到Rb原子D2跃迁线的精确波长转换。我们使用了辅助光调节和热台调节两种方法,测量了两种方法的调节效果,同时建立了理论模型分析调节过程当中腔的动力学演化,并对不同方法的优势和劣势加以比较分析。4.热原子-集成波导封装样品的制备和测量由于直接在集成光芯片表面研究单个冷原子与微纳光学结构的相互作用存在实验困难,因此我们首先制备了热原子-集成波导封装样品,从理论与实验两个方面研究热原子与集成波导倏逝场的相互作用。针对集成波导倏逝场的特点,我们测量了波导上高速飞行的热原子的饱和吸收效应,并研究了强磁场条件下由于波导倏逝场偏振特性引发的原子手性吸收现象。这些结果为将来研究集成光学芯片上的量子节点构建奠定了基础。

张乔林[5](2016)在《基于腔电磁感应透明的高灵敏度法拉第磁力仪研究》文中研究表明弱磁探测在医学和军事等很多方面都具有重要的研究价值,先进的磁场测量方法和高性能磁场传感器一直是世界各国重点研究热点。基于电磁感应透明(EIT)的磁力仪主要是利用在EIT共振点时具有大色散和由于量子干涉消除了吸收等特点。因此,EIT磁力仪与普通的高强度的强耦合机制相比可以减少信噪比。近些年来,由于腔量子电动力学的快速发展,电磁感应透明也在多能级腔-原子的混合体系中被发现,与普通的EIT相比具有超窄的线宽和极大的色散。本论文主要研究多能级原子腔量子电动力学中基于腔内电磁感应透明的法拉第旋转的弱磁探测。本文主要包括四个部分:第一部分,首先简单介绍了腔量子电动力学的提出以及它在微波区和光频区的研究进展。接下来重点描述了多能级原子-腔系统中的频率牵引、单原子腔的电磁感应透明以及真空诱导透明,同时介绍了腔电磁感应透明在线宽压窄、光子数选择群速率延迟和光控制光等方面的应用。最后描述了弱磁探测的研究意义以及不同原理的磁探测方法。第二部分,介绍了与本论文相关的理论研究基础。描述了偶极近似下的哈密顿量、旋转波近似、腔场的输入输出关系和腔场与二能级原子的相互作用,并且还介绍了海森堡和几率幅两种方法。第三部分,是本文的核心内容,主要是研究四能级三脚架原子和腔的混合系统中基于腔电磁感应透明的高灵敏度法拉第磁力仪。我们利用线偏振探测光和腔场的耦合,并分析基于腔内电磁感应透明的探测场的左旋与右旋圆偏振分量的透射。研究表明,腔模与原子的集体耦合可以显着增强法拉第旋转,并且腔可以提高弱磁探测的灵敏度。对于单光子测量,灵敏度与腔内原子数成反比,灵敏度可以达到0.7(5)nT(?)。对于多光子测量,我们得出灵敏度与探测场的输入功率成正比,灵敏度能达到4.7(9)fT(?)。第四部分,是本论文对基于腔电磁感应透明的高灵敏度法拉第磁力仪的总结以及对未来磁力仪的发展进行展望。

刘月林[6](2015)在《基于囚禁离子系统非经典态的制备及性质》文中研究指明人们利用多普勒效应冷却粒子以后,进一步通过边带冷却效应,实现了对单个粒子的俘获,从而使对单粒子态的制备和操纵成为现实,在此基础上可研究单个粒子内部和外部自由度的光学操纵,对于在单粒子单光子水平上进行信息编码以及量子信息处理有着重要的意义和应用前景。本文主要介绍了利用囚禁离子系统制备非经典量子态。在介绍囚禁离子的理论物理模型基础上,探究了在二能级囚禁离子体系中,通过恰当的设计二维离子阱和激光频率,借助于离子的自发辐射,一步将囚禁离子振动状态稳定地制备到双模压缩真空态。接着我们利用三能级囚禁离子与四束激光的相互作用,使用解特殊本征值方程的方法,解出囚禁离子外部振动波函数的解析结果。在对比双模压缩真空态的解析结果中,利用三能级囚禁离子体系,提出了非线性相干态的制备方案,并讨论了非线性相干态的相关性质。非线性的特性由同方向上不同激光对应Lamb-Dicke参数比值决定,在激光强度较弱的情况下,随着非线性的增强,相干态产生的压缩越明显。

张艳峰[7](2012)在《用于冷原子操控的拉曼光源的产生及激光频率链》文中提出位相锁定、频差在数GHz量级且可以精确调节的激光在受激拉曼光谱、受激拉曼冷却、原子的相干布居俘获、量子态的制备等量子调控研究中具有重要的作用,近年来得到了人们广泛的关注。人们发明了一系列的方法来产生这种光源。其中比较常用的有:将经过声光或者电光调制器调制后的激光注入锁定到从激光器、直接对半导体激光器进行电流调制然后将调制过的激光注入锁定到两个伺服激光器、利用电子锁相环路将两台频差在数GHz激光器的位相锁定等等。本文通过直接对减反膜外腔反馈半导体激光器进行电流调制的方法,得到了两束位相锁定且频率差在6.0GHz-9.3GHz范围内连续可调的激光,其中6.835GHz和9.192GHz分别对应Rb87和Cs133原子基态超精细能级之间的频率差,激光功率分别可以达到6.87mW和5.09mW。根据减反膜外腔反馈半导体激光器的特点,我们通过调整外腔腔长、激光器工作温度、电流以及所加射频调制信号的功率和频率,在调制频率小于等于4.0GHz时可以将载波完全压制。调制频率大于4.0GHz时,我们虽不能将载波完全压制,但由于外腔与调制频率共振时对调制的增强也得到了调制深度很高的激光,并对其中的物理机制作了分析。基于该拉曼光源我们分析了制备脉冲拉曼光源的方案以及腔QED实验中产生确定性单光子源的方案。本文的另外一部分工作是关于实验室新建立的腔QED系统上的激光频率链。这部分在腔QED实验中对锁定光学微腔的作用是不可替代的。我们简要介绍了腔QED实验研究的发展历史、激光频率链的工作原理以及对腔QED实验的意义、实验室新建的腔QED系统的具体参数等等。我们还设计并制作了搭建频率链系统所需的传导腔,并对传导腔的参数进行了测量。基于该传导腔我们设计并搭建了用于锁定两个光学微腔的激光频率链系统,并且提出了两个光学微腔的锁定步骤。此外我们将频率链系统和新系统上做的工作结合,提出了实现两原子纠缠的实验设想。

于旭东[8](2012)在《四波混频产生明亮纠缠光和腔与原子强相互作用的相关研究》文中指出本文介绍我在攻读博士期间的相关研究工作,主要包括四部分:a.利用四波混频产生明亮纠缠光场方面的研究;b.内腔四波混频过程;c.超强耦合条件下,三能级EIT介质与腔的耦合系统的多正交模劈裂;d.在MIT联合培养期间,学习和参与的部分工作。具体如下:a.光场压缩态和光场纠缠态是量子信息过程的重要资源。自第一个压缩态光场在四波混频过程中实现以来,四波混频过程一直受到人们的关注,特别是最近在原子气室内利用非简并四波混频过程产生强关联的明亮孪生光束的实验,使其成为量子光学研究领域的热点。在本文中第一章将介绍我们利用铷原子蒸气中的非简并四波混频研究量子强关联光场方面的工作,主要包括两部分:一、利用两套自零拍探测系统测量强度差压缩,该探测系统可以非常方便的同时测量到散粒噪声基准、强度差压缩和反压缩噪声谱,克服了以往实验中的困难;二、研究了额外噪声对四波混频产生压缩光的影响,通过理论分析找到了消除额外噪声和最大化压缩的方法,并通过实验进行了证明。b.对于热原子或泵浦光远失谐时,四波混频过程一般需要泵浦光功率较高。而在弱光条件下,可以利用相干增强提高四波混频转化效率,另一个办法是通过谐振腔增强提高转化效率。在第二章中介绍我们利用腔增强作用,并借助于双光子跃迁产生的大的色散,实现腔内多共振的相关理论和实验。OPO效率为20%,阈值为35mW。c.强耦合是实现基于腔的量子非破坏性测量、单原子激光、光子数态滤波器等的重要条件,是腔量子电动力学关心的重要问题。第三章中我们将讨论利用大粒子数密度达到超强耦合时,三能级EIT介质与腔系统的透射谱。理论分析发现在超强耦合条件下,不仅共振腔模会发生多正交模劈裂,形成多峰结构,而且临近腔模也会发生多正交模劈裂形成多峰结构,并且分析了位于EIT窗口内的透射峰线宽变窄的机制。d.在第四章中,主要介绍我在MIT超冷原子中心Vladan小组学习和参与的部分工作,主要包括基于腔的单原子和多个原子的测量的相关理论和实验研究。Vladan小组实验中用到的是一个精细度为6×104长为13.7mm的腔,由于实验装置的独特设计,捕获原子的MOT可以直接重合到腔内,自由空间捕获原子的技术和基于腔捕获、装载原子的技术都可以直接应用到该实验中,给实验带来了很多方便,同时也使该系统具有更大的应用前景。在单原子探测实验中,选择直接利用非常弱的泵浦光激发腔内装载的原子产生单个或几个待测的原子,通过优化方案,将背景原子移出腔外,减小背景原子与待测原子间的碰撞及其他方面所带来的不良影响,到目前为止,已经能在实验中成功的分辨出腔内的两个原子。

戴伟[9](2011)在《射频磁控溅射制备TiB2超硬薄膜及其显微结构和性能的研究》文中研究说明目前,将TiB2纳米晶薄膜用作耐磨涂层在材料学界越来越引起重视。低压磁控溅射设备具有通过控制离子轰击达到提高薄膜质量的优势,因而成为主要的薄膜合成技术之一。离子轰击过程是一个强烈的非平衡过程,当薄膜在生长过程中受到离子轰击时,它获得轰击粒子传输来的能量,因而离子轰击能控制薄膜的生长。由于动能粒子的轰击作用能改善基片表面结构,影响薄膜的形核和生长过程,所以在磁控溅射技术中,使用动能粒子(包括离子和原子)变得越来越重要。用磁控溅射技术在钢基片上沉积出具有T区结构的TiB2薄膜,研究基片偏压对薄膜的影响。采用场发射电子扫描显微镜(FESEM)、掠入射X射线衍射(GIXRD)、同步辐射、俄歇电子能谱(AES)分别研究了薄膜的截面形貌,晶体结构、择优取向、化学成分与薄膜的B/Ti比。同时,对薄膜的机械性能进行了测试。结果表明,在本研究条件下,所有的薄膜均呈(001)晶面择优生长。当基片偏压在—50 V时,薄膜的硬度为50 GPa,抗塑性变形的能力(H3/E*2)为0.65 GPa。加大基片偏压,导致薄膜晶粒尺寸减小,同时薄膜的硬度和抗塑性变形的能力也下降。摩擦磨损实验表明TiB2薄膜的耐磨性较好,经过60 min的滑动摩擦后,未出现剥落现象。我们按照Thornton的薄膜结构区域模型来制定沉积工艺参数,其目的是确保制备出T区结构的薄膜。因此基片的同系温度范围都处在T区范围内(0.1<Ts/Tm<0.2)。薄膜横截面照片表明,薄膜的生长速度(在0.09~0.06nm/sec之间)依赖于基片负偏压。但是基片温度明显地影响T区结构的薄膜成分与薄膜形貌。实验结果显示,在较低基片温度条件下,薄膜化学成分是过计量比。增加基片温度到350℃时,B和Ti原子在基片表面做强烈的扩散运动,薄膜的B/Ti比接近正常的TiB2计量比。在此温度条件下,一个新的称作“等轴晶”的薄膜形貌被观察到。结合电镜相片和俄歇能谱结果,我们认为这个“等轴晶”结构属于薄膜区域结构模型里面的2区结构,尽管它的同系温度等于0.18。磁控溅射沉积出的TiB2薄膜的结构特征是,通常它的晶粒的(001)面会在平行于样品表面生长,因此它具有强烈的织构现象。解释这种择优取向晶粒的主要理论是van der Drift的“演变选择”模型。分析薄膜择优取向晶粒的方法通常是使用X射线掠入射衍射方式(GIXRD)。但是,GIXRD观察到的晶面衍射矢量并不在织构晶粒的生长方向上。我们理解到,织构晶粒的取向分布是围绕着样品表面法线的轴向对称旋转状态,所以织构晶粒的晶体取向在平行于样品表面的生长上可以被看成是随机分布的。同时,van der Drift的“演变选择”模型是源于织构薄膜的典型特征(轴向旋转),然后用于检验薄膜的实际择优取向。实际的薄膜织构晶粒不仅存在于样品表面法线的轴向旋转方向上(典型特征),而且在偏离轴向旋转方向上也存在。因此,那些衍射矢量偏离轴向旋转方向的织构晶粒可以被GIXRD方式观察到。与此同时,由不同方向上的GIXRD得到的织构晶粒的衍射强度会发生变化,因为它们不再是随机分布的。为此,我们设计了三个不同方向的掠入射衍射测试,通过分析3个不同掠入射方向的XRD结果,并使用Knuyt的织构演变模型,详细地探讨并且解释了用GIXRD研究薄膜择优取向的问题。我们使用同步辐射光源测试薄膜的out-of-plane (fiber) texture,分别在普通衍射模式和Grazing incidence in-plane X-ray diffraction(GIIXRD)方式下,研究薄膜的侧向结构信息,包括晶格常数、晶粒尺寸、in-plane方向的信息。同步辐射结果使我们可以着重讨论离子轰击对晶粒的择优取向的影响,结合Knuyt的模型,非常形象地描绘了TiB2薄膜择优取向晶粒的显微特征。

胡哲峰[10](2010)在《基于波长转换和色散的全光可调延时线及其应用》文中指出全光缓存器是全光分组交换节点中的关键器件。全光延时线作为光缓存器的一种实现方案,由于其结构简单,操作方便,受到了极大的关注。本文提出了一种新型的基于半导体光放大器(SOA)波长转换和光纤色散的全光连续可调延时线,并将其应用于可调和可切换全光超宽带(UWB)信号的发生装置中。全文的内容如下:(1)介绍了基于波长转换和色散的全光可调延时线的基本原理,分析了SOA中的交叉增益调制(XGM)效应来实现波长转换和光纤色散产生延时的实现机理。使用SOA中的XGM效应,实现了10 Gbit/s全光曼彻斯特(Manchester)码的逻辑“非”门。(2)提出了一种基于SOA波长转换和色散补偿光纤(DCF)中群速度色散(GVD)的全光可调延时线结构。在实验中对C波段长波长处10 Gbit/s的输入光信号实现了大范围连续可调的延时,模拟显示这种结构能较好地应用于40 Gbit/s信号的延时。(3)提出了一种基于RSOA波长转换和单模光纤(SMF)中GVD的全光可调延时线结构,对10 Gbit/s的输入信号进行了实验研究,在C波段短波长处实现了较大的延时,模拟说明对40 Gbit/s信号延时的时候,也能保持较好的信号质量。(4)综合了这两种方案,并对结构进行了一定的简化,提出了一种宽带延时线,实验中在整个C波段获得了较大延时。模拟显示了系统用于高速率的可行性。(5)利用SOA的波长转换和光延时线(ODL)构造了一个可调和可切换的全光UWB monocycle的发生方案。利用ODL的机械调节,实现了UWB信号脉宽和RF频谱的可调,以及脉冲极性的可切换。通过模拟,说明产生的信号较好地满足了UWB的定义。(6)结合前面提出的全光可调延时线机制,提出了基于SOA波长转换和SMF色散的全光无滤波可调可切换UWB信号的产生装置。通过调节注入SOA的探测光波长,在实验中实现了UWB monocycle信号脉宽和RF频谱的可调,以及脉冲极性的可切换。

二、激光冷却与单原子捕获(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、激光冷却与单原子捕获(论文提纲范文)

(1)光诱导原子解吸附及空芯光子晶体光纤充铷的实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 光子晶体光纤
    1.2 光学深度
    1.3 光诱导原子解吸附
    1.4 文章主要工作
第2章 铷原子池内的光诱导原子解吸附实验研究
    2.1 引言
    2.2 实验光路设计及搭建
    2.3 对光热效应的验证实验
    2.4 结果与讨论
    2.5 本章小结
第3章 多孔玻璃的烧结及自制铷原子池封装
    3.1 引言
    3.2 多孔玻璃简介
        3.2.1 多孔玻璃的发展及应用
        3.2.2 LIAD中多孔玻璃的重要作用
        3.2.3 多孔玻璃的制备工艺
    3.3 实验中多孔玻璃的制备过程
        3.3.1 实验仪器与原料
        3.3.2 制备过程
    3.4 多孔玻璃成品及性能参数
    3.5 铷原子池(内含多孔玻璃)的封装
    3.6 本章小结
第4章 空芯光子晶体光纤内充铷系统的设计优化
    4.1 引言
    4.2 空芯光子晶体光纤的充铷过程
    4.3 基于空芯光子晶体光纤的真空充铷系统
        4.3.1 真空腔设计
        4.3.2 实验中空芯光子晶体光纤充铷过程
        4.3.3 实验结果与分析
    4.4 空芯光子晶体光纤充铷系统优化设计
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文的研究成果
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表论文

(2)单金属位点催化剂的可控合成及其光电还原二氧化碳性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 单位点催化剂的研究进展
        1.2.1 单位点催化剂
        1.2.2 光催化反应
        1.2.3 电催化反应
    1.3 单位点催化剂的金属-载体相互作用
        1.3.1 金属-载体的相互作用
        1.3.2 载体表面的位点锚定
        1.3.3 晶格内原子替代
        1.3.4 有机配体的桥连配位
        1.3.5 金属-有机框架中的节点嵌入
    1.4 单位点催化剂电子和几何结构的表征
        1.4.1 高度环形暗场-扫描透射电子显微镜
        1.4.2 X射线吸收光谱
        1.4.3 红外光谱
        1.4.4 扫描隧道显微镜
        1.4.5 X射线光电子能谱
    1.5 单位点催化剂催化机理的原位表征
        1.5.1 原位环境透射电子显微镜
        1.5.2 原位X射线吸收光谱
        1.5.3 原位红外光谱
        1.5.4 原位X射线光电子能谱
    1.6 单位点催化剂的应用
        1.6.1 水分解
        1.6.2 二氧化碳还原
        1.6.3 固氮
        1.6.4 有机合成
        1.6.5 环境治理
    1.7 论文选题背景和主要研究内容
    参考文献
第2章 氮掺杂石墨烯负载单位点Sn~(δ+)实现高效稳定的CO_2电还原性能
    2.1 引言
    2.2 基于第一性原理计算的理论预测
    2.3 实验部分
        2.3.1 样品的制备方法
        2.3.2 产物的表征方法
        2.3.3 同步辐射-X射线吸收谱的测试方法
        2.3.4 CO_2电还原性能的测试方法
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 样品合成机理及表征
        2.4.2 对比样品的表征
        2.4.3 同步辐射X射线吸收谱与光电子能谱解析
        2.4.4 电催化还原CO_2的性能研究
        2.4.5 电催化还原CO_2的机理研究
    2.5 本章小结
    参考文献
第3章 超薄钛酸片负载单位点Ag实现提升的可见光还原CO_2性能
    3.1 引言
    3.2 基于第一性原理计算的理论预测
    3.3 实验部分
        3.3.1 样品的制备方法
        3.3.2 产物的表征方法
        3.3.3 可见光CO_2还原性能的测试方法
        3.3.4 表面光电压测试方法
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 样品合成机理及表征
        3.4.2 对比样品的表征
        3.4.3 可见光CO_2还原的性能研究
        3.4.4 可见光CO_2还原的机理研究
    3.5 本章小结
    参考文献
第4章 超薄钛酸片掺杂单位点钴实现选择性的可见光还原CO_2性能
    4.1 引言
    4.2 基于第一性原理计算的理论预测
    4.3 实验部分
        4.3.1 样品的制备方法
        4.3.2 产物的表征方法
        4.3.3 可见光还原CO_2性能的测试方法
        4.3.4 表面光电压测试方法
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 样品合成机理及表征
        4.4.2 对比样品的表征
        4.4.3 可见光CO_2还原的性能研究
        4.4.4 可见光CO_2还原的性能研究
    4.5 本章小结
    参考文献
第5章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
攻读博士期间发表的学术论文与其他研究成果
致谢

(3)原子及近原子尺度制造——制造技术发展趋势(论文提纲范文)

1 背景和意义
    1.1 制造历史发展的必然选择
        (1)制造Ⅰ:以经验和技艺为基础的手工成形过程(如石器、青铜、铁器时代),制造精度处于毫米级
        (2)制造Ⅱ:基于机器的精度实现可控制造,制造精度(去除、转移、增加的材料尺度)从毫米级提高至微米级甚至纳米级
        (3)制造Ⅲ:制造对象与过程直接作用于原子,材料在原子量级去除、转移或增加,实现原子与近原子尺度制造(atomic and close-to-atomic scale manufacturing,ACSM)
    1.2 国家科技竞争的紧迫需求
    1.3 国内外研究现状
2 主要内容
    2.1 科学价值
    2.2 主要科学问题
        (1)科学问题一:单原子操作规律、多原子相互作用机理及ACSM与宏观尺度的联系
        (2)科学问题二:能量直接作用在原子级基本制造单元
        (3)科学问题三:原子及近原子尺度下的测量新特征
    2.3 主要目标及内容
3 重大需求
    3.1 量子芯片
    3.2 冷原子干涉陀螺仪
    3.3 超材料及新材料
4 建议及措施
    4.1 基于科学规律,探索ACSM的内在机理
    4.2 遵循具有前瞻性的需求引领,在原子及近原子尺度下实现多领域跨越式发展
    4.3 重视学科共性,在原子及近原子尺度下实现学科融合与交叉
    4.4 具体举措
        (1)建立国家ACSM科学研究平台。
        (2)设立ACSM重大专项。
        (3)设立创新人才培养专项。
5 后记

(4)面向量子网络的光子-原子混合集成芯片研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 量子计算与量子信息
    1.2 量子网络的构造和实现
        1.2.1 量子节点的构建
        1.2.2 量子接口与长距离传输
        1.2.3 量子中继器的建立
    1.3 本文结构安排
第2章 基于C-QED系统的量子节点构建
    2.1 量子节点的物理实现方案
    2.2 Jaynes-Cummings模型
    2.3 量子节点的构建
        2.3.1 量子信息的处理
        2.3.2 量子信息的接收和发送
        2.3.3 量子信息的存储
    2.4 不同体系的C-QED系统研究进展
第3章 基于Fabry-Perot腔和热原子系综的C-QED系统研究
    3.1 Fabry-Perot腔
        3.1.1 FP腔的理论模型
        3.1.2 FP腔的参数选择
        3.1.3 FP腔的模式匹配
        3.1.4 FP腔的阻抗匹配
    3.2 腔增强的电磁诱导透明
        3.2.1 电磁诱导透明
        3.2.2 单模共振情况下的腔内电磁诱导透明
        3.2.3 双模共振条件下的电磁诱导透明: 理论分析
        3.2.4 双模共振情况下的电磁诱导透明: 实验结果
        3.2.5 双模共振情况下的电磁诱导透明: 总结和讨论
    3.3 基于光致极化的高性能无噪声非互易器件
        3.3.1 理论原理
        3.3.2 实验分析
        3.3.3 讨论
    3.4 小结
第4章 单原子的陷俘
    4.1 冷原子系综的捕获
        4.1.1 多普勒冷却与光学粘团
        4.1.2 亚多普勒冷却与磁光阱
        4.1.3 磁光阱的实验实现
        4.1.4 冷原子系综的捕获和表征
    4.2 单原子的捕获
        4.2.1 利用远失谐红外偶极阱实现捕获单原子的原理
        4.2.2 实验实现
        4.2.3 单原子的表征与统计分析
    4.3 讨论
    4.4 小结
第5章 基于集成光子线路的量子接口研究
    5.1 基于氮化铝集成芯片的可调谐1560nm~780nm频率转换器
    5.2 频率转换器工作波段的调节——热效应法
    5.3 基于环境温度调节的红外激光与Rb原子跃迁频率对接
    5.4 讨论
    5.5 小结
第6章 基于热原子和集成光子波导的可封装原子-光子器件
    6.1 集成光子波导的理论分析和波导芯片设计
    6.2 集成光与原子相互作用平台的搭建
    6.3 波导上的原子饱和吸收效应
    6.4 基于波导倏逝场和原子塞曼效应的垂直法拉第效应
    6.5 讨论
    6.6 小结
第7章 总结与展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果

(5)基于腔电磁感应透明的高灵敏度法拉第磁力仪研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 腔量子电动力学的简介
    1.2 腔QED的发展及现状
        1.2.1 微波区腔QED的研究进展
        1.2.2 光频区腔QED的研究进展
    1.3 腔电磁感应透明及其它的应用
    1.4 磁力仪
        1.4.1 磁探测的重要意义和它的应用概述
        1.4.2 磁探测的方法
第2章 光与物质相互作用的基本理论
    2.1 偶极近似下的光与原子相互作用哈密顿量
    2.2 旋转波近似
    2.3 腔场的输入输出理论
    2.4 二能级原子与腔场的相互作用
    2.5 海森堡方法
    2.6 儿率幅法
第3章 基于腔电磁感应透明的高灵敏度法拉第磁力仪
    3.1 引言
    3.2 主要工作内容
        3.2.1 模型和动力学方程
        3.2.2 磁力仪的灵敏度
    3.3 本章小结
第4章 总结与展望
    4.1 全文总结
    4.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间科研成果

(6)基于囚禁离子系统非经典态的制备及性质(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 囚禁离子体系的理论模型
    1.2 囚禁离子制备非经典态的实验进展和应用
    1.3 本文的主要工作
第二章 离子阱中双模压缩真空态的制备
    2.1 物理模型及主方程
    2.2 制备系统的性质分析
    2.3 小结
第三章 非线性双模相干态的制备及性质
    3.1 物理模型及主方程
    3.2 非线性双模相干态的解析解及其性质
    3.3 小结
第四章 总结与展望
参考文献
硕士期间完成的工作
致谢

(7)用于冷原子操控的拉曼光源的产生及激光频率链(论文提纲范文)

中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 拉曼光源的应用以及产生的几种主要方法
    1.2 腔QED实验以及激光频率链的背景介绍
    1.3 本文的工作安排
第二章 拉曼光源的实验系统及方法
    2.1 半导体激光器电流调制的理论分析
    2.2 拉曼光的实验系统以及主要器件
        2.2.1 激光器系统的设计
        2.2.2 半导体激光器反馈的调整
    2.3 实验步骤
    2.4 本章小结
第三章 实验结果及分析
    3.1 :有效腔长和最佳调制频率的关系
    3.2 射频调制为3.417GHz时激光器的输出模式
    3.3 射频调制为4.596GHz时激光器的输出模式
    3.4 脉冲拉曼光产生的方案
    3.5 本章小结
第四章 激光频率链系统介绍
    4.1 频率链系统对腔QED实验的意义以及工作原理
    4.2 现有系统的参数
    4.3 传导腔系统的设计以及搭建
        4.3.1 传导腔的搭建
        4.3.2 传导腔精细度以及自由光谱区的测量
        4.3.3 搭建传导腔的一些问题
    4.4 激光频率链系统的搭建
    4.5 本章小结
第五章 拉曼光以及频率链在腔QED实验中的应用方案
    5.1 利用拉曼光源产生确定性单光子源的方案
    5.2 从激光频率链到两个原子-腔系统的纠缠
    5.3 本章小结
总结以及展望
参考文献
攻读硕士期间完成的论文
致谢
个人简况及联系方式

(8)四波混频产生明亮纠缠光和腔与原子强相互作用的相关研究(论文提纲范文)

中文摘要
ABSTRACT
第一章 四波混频产生明亮纠缠光
    1.1 引言
    1.2 四波混频过程
        1.2.1 四波混频过程的双边Feynman图解
        1.2.2 四波混频过程的相位匹配
        1.2.3 四波混频过程的色散补偿
        1.2.4 四波混频增益过程
        1.2.5 四波混频过程增益的实验观察
    1.3 四波混频过程产生强关联光束
        1.3.1 双模压缩态光场的相关理论
        1.3.2 强度差压缩光的探测
        1.3.3 FWM过程中的损耗分析
        1.3.4 FWM产生明亮纠缠光束的相关实验
    1.4 本章小结
    第一章 参考文献
第二章 内腔非线性过程-多共振腔
    2.1 引言
    2.2 相关非线性过程的理论计算
    2.3 内腔四波混频的基本理论
    2.4 内腔FWM过程
        2.4.1 内腔受激Raman过程—双模共振腔
        2.4.2 内腔anti-Stokes光的产生—三模共振腔
    2.5 内腔四波混频过程的相关实验
    2.6 小结
    第二章 参考文献
第三章 EIT介质-腔系统的多正交模劈裂
    3.1 引言
    3.2 理论分析
        3.2.1 二能级原子-腔系统的透射谱
        3.2.2 三能级原子-腔系统的透射谱
        3.2.3 三能级原子-腔系统的线宽特征
    3.3 小结
    第三章 参考文献
第四章 基于腔的原子数测量
    4.1 引言
    4.2 腔内探测几个原子的基本理论
    4.3 实验系统
    4.4 谐振腔和激光器的锁定
    4.5 腔内几个原子的测量
        4.5.1 探测效率
        4.5.2 单原子和两个原子的探测
    4.6 小结
    第四章 参考文献
第五章 总结
参与完成的工作
致谢
个人简历及联系方式

(9)射频磁控溅射制备TiB2超硬薄膜及其显微结构和性能的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 超硬薄膜研究进展
    1.3 本文的研究目的与意义
2 理论与技术介绍
    2.1 物理气相沉积工艺简介
    2.2 成核理论
    2.3 溅射原理及技术简介
    2.4 薄膜形貌
    2.5 分析方法与仪器设备介绍
3 实验过程与测试方法
    3.1 磁控溅射装置
    3.2 溅射靶材的制备
    3.3 溅射沉积方案的制定
    3.4 基片的处理过程
    3.5 薄膜结构、形貌、成分
    3.6 薄膜机械性能
4 TiB_2薄膜的结构与形貌特征
    4.1 X射线衍射分析结果
    4.2 同步辐射
    4.3 FESEM截面观察
    4.4 AES分析研究
5 TiB_2薄膜的机械性能
    5.1 薄膜的硬度和弹性模量
    5.2 薄膜的附着力
6 实验结果与讨论
    6.1 TiB_2薄膜机械性能
    6.2 TiB_2薄膜的显微结构
    6.3 TiB_2薄膜的择优取向
7 全文总结
    7.1 本文的主要结论
    7.2 本文的创新点
致谢
参考文献
附录1 谢乐方程的推导
附录2 攻读博士学位期间发表的论文

(10)基于波长转换和色散的全光可调延时线及其应用(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 高速全光通信网的关键技术
    1.2 全光缓存概述
    1.3 全光缓存的发展概况
    1.4 超宽带(Ultrawideband,UWB)技术的发展概况
    1.5 本文的章节安排
2 基于波长转换和色散的全光可调延时线的基本理论
    2.1 引言
    2.2 系统的基本工作原理
    2.3 波长转换方案的选择与分析
    2.4 基于SOA中XGM效应的波长转换的工作原理和理论模型
    2.5 色散介质和色散补偿模块的理论模型
    2.6 本章小结
3 基于SOA波长转换和DCF色散的全光可调延时线
    3.1 引言
    3.2 对10Gbit/s信号延时的实验研究
    3.3 对高速信号延时的仿真研究
    3.4 本章小结
4 基于RSOA波长转换和SMF色散的全光可调延时线
    4.1 引言
    4.2 对10 Gbit/s信号延时的实验研究
    4.3 对高速信号延时的仿真研究
    4.4 本章小结
5 全光宽带可调延时线
    5.1 引言
    5.2 对10Gbit/s信号延时的实验研究
    5.3 对高速信号延时的仿真研究
    5.4 本章小结
6 延时线在全光可调可切换UWB信号产生中的应用
    6.1 引言
    6.2 基于SOA和ODL的可调可切换UWB产生方案
    6.3 基于SOA和SMF的全光无滤波可调可切换UWB产生方案
    6.4 本章小结
7 总结与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士期间发表论文目录

四、激光冷却与单原子捕获(论文参考文献)

  • [1]光诱导原子解吸附及空芯光子晶体光纤充铷的实验研究[D]. 高浩锋. 华东理工大学, 2021(08)
  • [2]单金属位点催化剂的可控合成及其光电还原二氧化碳性能研究[D]. 祖小龙. 中国科学技术大学, 2020(01)
  • [3]原子及近原子尺度制造——制造技术发展趋势[J]. 房丰洲. 中国机械工程, 2020(09)
  • [4]面向量子网络的光子-原子混合集成芯片研究[D]. 胡昕欣. 中国科学技术大学, 2020(01)
  • [5]基于腔电磁感应透明的高灵敏度法拉第磁力仪研究[D]. 张乔林. 陕西师范大学, 2016(04)
  • [6]基于囚禁离子系统非经典态的制备及性质[D]. 刘月林. 华中师范大学, 2015(01)
  • [7]用于冷原子操控的拉曼光源的产生及激光频率链[D]. 张艳峰. 山西大学, 2012(10)
  • [8]四波混频产生明亮纠缠光和腔与原子强相互作用的相关研究[D]. 于旭东. 山西大学, 2012(12)
  • [9]射频磁控溅射制备TiB2超硬薄膜及其显微结构和性能的研究[D]. 戴伟. 华中科技大学, 2011(05)
  • [10]基于波长转换和色散的全光可调延时线及其应用[D]. 胡哲峰. 华中科技大学, 2010(11)


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