摘要：光的轨道角动量自由度已被作为一种新的信息载体用于光全息信息处理技术之中.然而,目前关于轨道角动量全息技术的研究主要集中在二维轨道角动量全息,即重构的二维全息图像位于三维空间中的某一个平面内.如何进一步实现三维空间轨道角动量全息技术并将其用于增加全息通信的信息容量仍然是一个空白.本文基于轨道角动量自由度和重构的二维图像在三维空间中的位置自由度,实现了三维空间轨道角动量全息技术.换言之,在我们实现的三维空间轨道角动量全息中,目标物体图像的获得不仅要求使用正确的解码轨道角动量态,还要求在正确的空间位置来探测物体的图像.此外,还进一步研究了三维空间轨道角动量全息复用技术,并指出该复用技术可用于信息加密.与传统的二维轨道角动量全息技术相比,三维空间轨道角动量全息技术使用了额外的自由度,即成像的空间位置.因此,基于三维空间轨道角动量全息技术的加密方案可以进一步提高信息的安全等级.我们的理论模拟结果和实验结果验证了三维空间轨道角动量全息技术以及三维空间轨道角动量全息加密技术的可行性.

摘要：为深入地了解纯NaCl本身及其Al和Ca掺杂变体的热释光峰值温度偏移特性,通过第一性原理计算与热释光实验的结合方法,探讨了掺杂如何影响晶体的电子结构,并进一步分析热释光峰值温度的偏移机制.计算结果显示掺杂Al后NaCl的带隙略有增加至5.20 eV,掺杂Ca则导致带隙显著减小至0 eV,这些掺杂不仅改变了带隙宽度,还引入了不同的缺陷形成能,这可能导致热释光峰值温度在较低温度出现,且会随实验条件的变化而偏移.通过热释光实验对理论预测结果进行了验证,结果显示在加热速率增加时,所有样品的热释光峰值温度均有所增加,且NaCl:Al的变化最为显著,从276 K增至340 K;而在1—25 mGy剂量范围内随着辐照剂量的增加,热释光峰值温度的增长变化较小,尤其是NaCl:Ca仅从195 K增至202 K.基于第一性原理的计算及热释光峰值温度偏移特性的实验研究对于不同掺杂材料的应用具有重要参考意义.

摘要：受温度及密度等环境效应影响,温稠密物质的电子结构发生显著变化,其理论描述非常复杂,精密实验测量亦极其困难.本文发展了基于X射线荧光光谱研究温稠密物质离化分布的实验方法,结合理论研究有助于深入理解温稠密物质的电子结构变化.在万焦耳激光装置上,设计特殊构型黑腔复合加载产生数十eV、近固体密度的稠密Ti物质,利用激光辐照V产生的热发射线泵浦Ti的荧光,并采用晶体谱仪诊断样品的X射线荧光光谱.实验中获得冷样品和加载样品的荧光光谱,观测到加载样品K_(α)及K_(β)荧光谱线相对于冷样品光谱在高能侧的显著变化,结合理论计算解释了加载样品荧光谱线的变化主要来源于其温度上升后离化分布的改变,建立了基于X射线荧光光谱的温稠密物质离化分布实验研究能力.

摘要：电场影响纳米通道内的水分子的电偶极矩取向,进而影响纳米通道内的水分子的传输.为了有效发掘水分子在纳米通道内的传输特点,必须研究更复杂的纳米通道结构.最新一种构造复杂纳米通道的方式是构造断裂纳米通道.在研究断裂纳米通道内的水分子的动力学特点时,通常是在零电场或单一电场方向下进行的,电场方向对断裂纳米通道内的水分子的影响机理尚不明确,这制约了部分场控分子器件的设计.为了探究该问题,本文采用分子动力学模拟方法,系统研究了电场方向从0°变化到180°的过程中,电场方向对完整纳米通道以及断裂长度分别为0.2和0.4 nm的断裂纳米通道内的水分子的占据数、传输、水桥、电偶极矩偏向等性质的影响.结果表明,在1 V/nm的电场强度作用下,这三种纳米通道内的水分子的占据数、传输等差别主要集中在电场方向与管轴夹角为90°时,此时完整纳米通道内能形成稳定的水链,断裂长度为0.2 nm的纳米通道的连接处能形成不稳定的水桥,而断裂长度为0.4 nm的纳米通道的连接处不能形成水桥.此外,模拟发现当电场极化方向与管轴夹角为90°时,增大电场的强度,断裂纳米通道连接处的水桥更容易断裂.

摘要：设计二维半导体范德瓦耳斯异质结是一种实现多功能微电子器件的有效策略.本文构筑了二维钙钛矿Cs_(3)X_(2)I_(9)(X=Bi,Sb)和铟锡InSe的范德瓦耳斯异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe.基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了其几何、电子结构、光学性质.研究表明,二维Cs3Bi2I9/InSe和Cs3Sb2I9/InSe异质结为II型能带排列,且带隙分别为1.61 eV和1.19 eV,可见光和紫外光范围内具有较高的吸收系数.基于形变势理论和类氢原子模型的计算,二维Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe异质结显示了较高的电子迁移速率和激子结合能.基于Ⅱ型排列的能带结构和肖克利-奎伊瑟极限(Shockley-Queisser limit),对比研究了光电转换效率.此外,进一步探究了双轴应变对二维异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe光电特性的调控及其规律.上述研究为未来设计高效的二维范德瓦耳斯光电子器件提供了理论依据.

摘要：硬度是硬质合金材料的一项典型代表性能,受多种因素的影响且各因素间常存在关联关系.本文旨在获得WC-Co硬质合金硬度的关键影响因素并实现硬度的高通量预测.建立了以硬质合金硬度为目标变量,以原料成分、烧结工艺和烧结体表征信息为特征的数据集;通过对特征的皮尔逊相关系数和SHAP分析,发现WC晶粒尺寸和Co含量对硬质合金硬度的影响最为显著.基于机器学习的支持向量机、多项式回归、梯度提升决策树、随机森林等算法,分别构建了硬质合金硬度预测模型.采用10折交叉验证方法对模型进行定量评估,结果表明梯度提升决策树算法模型具有最高的精度和较强的泛化能力,是最适合硬质合金硬度预测的机器学习方法.基于优选模型的高通量预测数据,采用多项式回归算法确定了硬质合金硬度与Co含量和WC晶粒尺寸之间的定量关系,预测准确率达到0.946.本研究为硬质合金性能的准确高效预测提供了数据驱动方法,可为高性能硬质合金材料的设计研发提供重要参考.

摘要：结合理论分析和数值模拟,研究了TM_(02)模过模结构相对论返波管的模式竞争机制.理论推导得到波纹波导中混合模式与圆波导中对应模式的近似关系,以近似模式作为波导输入来计算包含的高频结构S11参数曲线,分析各模式的品质因数.三维粒子模拟结果显示,当TM_(02)模式的耦合阻抗优势明显时,束波作用点基本不受两端反射影响,输出的其他模式微波主要是由互作用模式转换而来;当耦合阻抗优势不明显时,品质因数的改变会影响束波相互作用,起振模式随之变化.各模式群速度接近时,谐振对工作模式的影响的实质是末端反射主导下的品质因数对模式的影响.品质因数和耦合阻抗对返波管工作模式的共同作用为在输出模式稳定的前提下优化输出功率、降低磁场提供了更大空间,使用多目标优化设计算法对相对论返波管进行优化,最终三维模拟得到的返波管输出功率达到534 MW,TM_(02)模式输出功率占比94.95%.

摘要：本文研究了外部量子点耦合作用下,量子点耦合两个手性Majorana费米子体系的共振交换.为了观察两个手性Majorana费米子的共振交换,提出了一种基于量子反常霍尔绝缘体(QAHI)近邻耦合s波超导体的电路.数值计算的结果表明,通过外部量子点耦合强度可以调节手性Majorana费米子的共振透射.如果经历了共振隧穿的一个手性Majorana费米子与另一个量子点或Majorana零能模发生共振耦合,则可以实现与超导相位无关的非阿贝尔编织操作.因此所设计方案为Majorana费米子的非阿贝尔编织操作提供一种新的方式,这些发现可能在拓扑量子计算的实现中具有潜在的应用价值.

摘要：传统的肺功能检测仪是基于测量呼气和吸气期间的气流和压力变化来评估受测者的呼吸功能.这些技术主要基于机械式压差传感器或涡轮传感器,通过测量受测者口腔吹气和吸气的能力来评估其肺功能.其所测得的肺功能参数包括峰值呼气流量(peak expiratory flow,PEF)和用力肺活量(forced vital capacity,FVC)等.本文报道了基于动态湿度传感技术发展而来的穿戴式呼吸功能检测系统(穿戴式呼吸波谱仪).基于湿度传感器的特点,对呼吸检测原理与设备的定量设计与模拟潮气实验进行了全面的探索.根据达西定律,通过穿戴式呼吸波谱仪的气体流量与其内外压差成正比关系,该系统符合压差式传感原理.以此为基础,根据其结构特点,建立PEF和FVC与传感器电信号变化的定量关系.实验结果验证了波谱仪内相对湿度的最大变化率与PEF呈线性正相关的关系.波谱仪的模拟潮气实验结果表明,测试范围为180—840 L/min条件下,PEF的示值误差小于10%,相邻测试误差小于5%,频率响应测试误差小于12%,符合呼气峰值流量计行业标准的要求.此外,将传统便携式肺功能检测仪作为对照,进行不同PEF(300—720 L/min)和FVC(3—6 L)条件下的模拟潮气实验.结果表明,波谱仪所测PEF和FVC的平均示值误差分别约为0.35%和0.23%,均远远小于便携式肺功能检测仪,充分验证了该系统对肺功能实时评估的准确性和可靠性.更重要的是,在模拟自由呼吸条件(PEF为12—24 L/min,FVC为0.5—0.7 L)下,波谱仪的电信号变化与自由呼吸体积仍呈线性关系.因此,穿戴式呼吸波谱仪可对人体自然、微弱的鼻呼吸,进行自由、动态、定量的长期监测.所测量人们的自由呼吸波谱在人体肺功能实时监测以及呼吸系统疾病远程监测方面,具有巨大的应用潜力.

摘要：戏曲是中华文化的瑰宝,繁荣发展戏曲事业关键在人,在于对优秀艺术传统的传承、弘扬与创新、创造。广西壮族自治区戏剧院创作的现代彩调剧《新刘三姐》,2022年9月成功摘取第十七届文华大奖,同年10月又获得第十六届精神文明建设“五个一工程”奖。可以说,这是一部体现新时代精神价值的优秀舞台艺术作品。