摘要：磁场穿透深度是联系超导体宏观电动力学与微观机制的重要物理量,其精确测量对于研究超导机理以及探索超导应用具有重要意义.在众多的磁场穿透深度测量方法中,双线圈互感法具有测量精度高、技术相对成熟、对样品没有破坏等优点,可被用于细致地研究超导薄膜的磁场穿透深度对温度、掺杂、外延应力等参量的依赖关系.本文首先简要介绍了双线圈互感法的基本原理,指出该方法的测量精度主要受系统几何参数及薄膜边缘漏磁的影响;之后对自主设计搭建的透射型双线圈互感装置进行了系统的校验,并详细说明了其测量精度:对于厚度为100 nm,穿透深度为150 nm的典型薄膜样品,穿透深度绝对值的测量误差小于10%;最后通过测量NbN超导薄膜的磁场穿透深度进一步检验了装置的精度,分析表明穿透深度的测量值与文献报道结果符合.

摘要：把多个超导量子比特耦合起来并实现对它们的测控是实现超导量子计算的重要一步。作为“物理前沿介绍——超导量子计算”系列的第四篇,本文系统阐述超导量子比特耦合,操控与测量的物理原理,并给出了一套基本的量子操控与测量的流程。作为例子对新近一些超导量子比特实验的设计方案进行讨论,最后对超导量子比特测控基础表征过程给出统一的流程图,并对超导量子计算进行了展望。本文旨在帮助广大高校物理专业教师、高年级本科生、研究生以及对超导量子计算感兴趣的理工科背景读者系统了解操控与测量超导量子比特的物理原理。

摘要：光子晶体由于具有可设计、可调谐以及对光的超常调控等优异性能,近年已成为重要的光学拓扑态研究平台。狄拉克(Dirac)锥型线性色散的奇异特性可实现丰富的物理现象,诸如Dirac振荡、拓扑边缘态、零折射率等,更是凝聚态拓扑现象的物理根源。本文重点对近年Dirac光子晶体在面发射激光器中的应用进行了详细介绍,指出将Dirac光子晶体引入到半导体激光器中,可实现大面积超低阈值、高亮度、单纵模和单横模的拓扑腔面发射激光器(topological cavity surface emitting lasers,TCSELs),同时对基于Dirac光子晶体原理发展出的TCSELs进行了总结与展望。

摘要：阿秒科学是驱动超强超快激光往高平均功率和短脉冲宽度方向快速发展的动力之一.本文针对高重复频率阿秒光源的实际需求,开展了基于国产Yb:CaYAlO_(4)晶体的再生放大理论和实验研究.在理论研究中,根据Yb:CaYAlO_(4)晶体的热透镜计算结果,设计了热稳定性良好的模式可调再生腔;并对晶体π和σ偏振的放大输出能量和光谱进行计算.在此基础上,开展了Yb:CaYAlO_(4)晶体不同偏振性质的再生放大实验研究.在晶体π偏振的实验中,获得了平均功率16.1 W、单脉冲能量1.61 mJ、光谱中心波长1030 nm、光谱半高全宽16 nm的放大输出,压缩后的激光脉冲宽度为149 fs,压缩效率为92.1%,峰值功率大于9.5 GW.在σ偏振获得了平均功率28.7 W、单脉冲能量2.87 mJ、光谱中心波长1037 nm、光谱半高全宽11 nm的放大输出,压缩后的激光脉冲宽度为178 fs,压缩效率为91.5%,峰值功率大于14.2 GW,光束质量因子M2<1.2.以上研究结果实现了目前Yb:CaYAlO_(4)晶体最高平均功率和最大单脉冲能量的输出.针对高重复频率阿秒光源、太赫兹和光参量放大领域的应用.后续计划增加两级行波放大实现平均功率200 W、脉冲能量20 mJ、脉冲宽度小于200 fs的激光输出.

摘要：阿秒脉冲由于极短的脉冲宽度和超高的时间分辨能力,在物理学、化学、生物学和医学等领域有着潜在应用.自诞生之日起,阿秒脉冲的时域极限不断突破,使得阿秒脉冲的测量成为一大研究热点.本文主要分为两个部分,第一部分回顾了阿秒脉冲与气体介质作用的脉冲测量技术的发展过程,简述了几种测量阿秒脉冲时域信息的实验原理、实验方案设计以及实验结果.第二部分介绍了从阿秒条纹相机中提取阿秒脉冲时域信息的理论反演算法,包括算法的原理和结构,并从计算时间和计算结果精度上对算法进行了比较.文章最后总结了阿秒脉冲测量技术在实验和理论上的困难与挑战,并展望了未来阿秒脉冲测量的发展方向.

摘要：Kagome材料为研究电子关联效应、拓扑物态、非常规超导电性和几何阻挫等新奇物理现象提供了良好的平台.最近,Kagome超导体AV_(3)Sb_(5)(A=K,Rb,Cs)在凝聚态物理领域引起了广泛关注和研究,国内外多个课题组通过化学掺杂对其物性进行有效调控,为进一步理解和认识该体系材料提供了巨大帮助.本文综述了AV_(3)Sb_(5),掺杂研究的最新进展,对这一快速发展材料体系的掺杂效应进行了总结,以促进Kagome超导体AV_(3)Sb_(5)的进一步探索和研究.具体地说,回顾了CsV_(3)Sb_(5)中Nb,Ta,Ti和Sn的原子掺杂,以及Cs,O等元素表面掺杂对材料量子效应和电子能带结构的影响,讨论了掺杂对物性调控的物理机制.为进一步理解和研究该材料体系的电荷密度波、时间反演对称性破缺、超导电性等丰富量子效应提供相关基础.

摘要：中低温区磁制冷材料可用于液氧、液氮、液氢、液氦等资源的获得因而引起人们的关注,探索并获得具有大磁熵变、宽制冷温跨、大制冷能力以及大绝热温变的磁制冷材料是科研人员持续不断的追求.稀土-镓是一类磁相变信息丰富的稀土基合金化合物,本文综述了镨-镓、钕-镓、钐-镓、钆-镓、铽-镓、镝-镓、钬-镓、铒-镓、铥-镓以及钆铒互替代样品的低温有序-有序磁相变、高温有序-无序磁相变以及磁熵变结果.稀土-镓化合物的低温有序-有序磁相变类型包括自旋重取向相变、铁磁-调制反铁磁相变以及锥角铁磁-锥角铁磁相变,其磁熵变曲线呈现多个峰,这一特点为宽制冷温跨材料的设计提供了思路.本文还分析了稀土-镓化合物磁相变和磁熵变的特点,阐述了它们的依赖关系和背后的物理机理,展望了未来可能的研究课题.

摘要：在惯性约束聚变及实验室天体物理研究中,均需要对等离子体的形态进行清晰的成像,同时具有单色、高分辨、大视场的X射线球面弯晶背光成像是其中一项关键的诊断技术。本文首先对球面弯晶背光成像技术的成像性能进行分析,获得了空间分辨率、成像效率等性能参数随成像系统设计参数变化的关系。在此基础上,利用神光II高功率激光辐照Si靶,激发产生1.865 keV的Heα线,对球面弯晶背光成像系统的性能进行实验验证。实验得到清晰的网格图像和生物样品图像,实验结果与理论计算值相符,成像分辨率达到4.8μm。该工作满足X射线弯晶成像高分辨率的要求,可用于惯性约束聚变等相关实验中激光等离子体的精密诊断。

摘要：本文设计了一种基于磁流体的回音壁模式(Whispering Gallery Mode,WGM)微腔磁场传感方案,并进行了实验验证.利用WGM微泡腔天然的微流控通道,可以直接向微腔中注入磁流体,使磁流体与WGM倏逝场充分地相互作用.通过仿真分析了注入磁流体前后WGM光场分布的变化以及微泡腔壁厚对传感灵敏度的影响;实验上,制备了微泡腔,并进行了磁场传感实验研究.当施加的外界磁场逐渐增大时,磁流体的折射率随之增大,导致微泡腔共振波长红移,在6–22 mT的磁场强度范围内,测得该磁场传感器的灵敏度为2.15 pm/mT,探测极限(即最小可探测的磁场变化量)约为0.03 mT.当磁场强度达到22 m T时,磁流体折射率达到饱和值,此时继续增大磁场强度,谐振波长不再偏移.本文制备的磁场传感器具有成本低、易于制备、可靠性高的优势,在磁场检测领域具有重要的应用价值.

摘要：超快激光再生放大过程具有复杂的动力学行为,需要建立模型进行求解和迭代计算。基于改进的Frantz-Nodvik方程计算了Yb:KGW晶体再生放大器的输出性质,研究了泵浦强度、晶体长度和泵浦脉宽对放大器输出性能的影响,同时对不同重复频率再生放大器的输出行为进行了分析。在此基础上设计了再生放大器,得到了重复频率1 kHz、单脉冲能量1 mJ的激光放大结果,与理论分析结果符合得较好。该改进的Frantz-Nodvik方程对于设计高重复频率、大能量且性能稳定的激光放大器具有参考价值。