摘要：激光技术是人工智能时代必不可少的战略支撑技术。文章基于沪科版高中物理教科书(选择性必修)第一册第四章第五节“激光”,将激光应用及前沿技术引入课堂,设计“揭秘激光之旅”课程,并在上海地区的高中开展教学实践与分析,旨在提高学生学习物理的兴趣,培养学生的物理学科核心素养,力争改善大中学物理衔接脱节现象。

摘要：红外探测系统逐渐采用更大面阵、更快频次的焦平面探测器对红外信号进行探测,因此系统数据量呈指数式增加。为此,设计了万兆以太网高速数据传输方案,以FPGA为主控核心芯片,对数据传输链路进行了搭建,采用UDP协议实现数据的高速传输,传输模块采用AXI4-Stream协议进行通信。在红外探测系统中对传输方案进行了测试与验证,系统数据传输速度可达9.7 Gbps,满足系统数据传输需求。对大数据量传输验证,无数据丢点出错的情况出现,表明传输方案的可靠性,具有实际的工程应用价值。

摘要：受限条件下水的介电性质因测量极具挑战,其在诸多电化学过程与反应输运过程中如何扮演关键角色从未被定量地澄清.本工作利用平衡态分子动力学模拟和受限体系介电性质计算方法,系统性地探索了0.65 nm限域尺寸、5×10^8 Pa限域压强、不同温度条件下单分子受限冰和受限水的介电性质.详细比较了恒定偶极矩SPC/E水分子模型和可极化的SWM4-NDP水分子模型在描述受限冰、水结构与介电性质上的优劣势,包括统计分析SWM4-NDP模型模拟的单分子层受限水和受限冰的瞬时分子偶极矩概率密度分布,计算每个模拟体系的静态结构因子、静态偶极空间关联函数、静态介电常数、体系偶极时间关联函数和德拜弛豫时间.首次发现了极化水分子模型描述的低维度受限水和受限冰的奇异分子极性变化,并观察到两种模型描述静态结构性质的效果相当,SWM4-NDP模型对于静态介电常数描述的优势会因受限条件的增强而被大幅削减.但在受限水介电极化弛豫动力学性质描述上SWM4-NDP模型明显优于SPC/E模型.我们推断SWM4-NDP模型在探索受限水结构相变动力学以及受限体系离子输运和溶剂化动力学等过程的模拟研究中是比SPC/E模型更好的选择.本工作将在进一步开展基于受限水系统储能、传感、输运的设计工作中提供一定的理论指导意义.

摘要：本文建立了节点和连边耦合的二元相互依赖网络模型(binary interdependent networks with node and edge coupling,BINNEC).该模型中,网络A节点随机依赖网络B多条边从而形成边依赖群,当边依赖群的失效比例超过网络失效容忍度μ时,导致网络A的节点失效.基于自平衡概率法建立起理论分析框架,通过对3种经典网络结构下的BINNEC网络进行计算机仿真验证,并分析了该模型面对随机攻击下的相变行为和关键阈值.研究结果表明3种网络结构下的BINNEC网络和一元耦合网络一样脆弱,网络的相变行为都是一阶相变.当网络节点的边依赖群规模m越大,网络鲁棒性增强;在网络的边依赖群规模一定时,节点的失效容忍度μ越大网络鲁棒性越强.本文进一步研究在m和μ相同条件下,网络的度分布对BINNEC的影响.研究可以为此类二元耦合网络鲁棒性提供一定的理论依据,同时也为现实网络的安全设计提供指导意义.

摘要：基于倒Y型四能级系统,理论研究了探测光吸收谱线的线宽窄化极限.发现得益于中间激发态与另一超精细基态之间施加的第三束控制光,线宽窄化极限的限制条件转变为两个基态能级之间的相干衰减率,而非基态与高激发态之间.与传统的梯型结构相比,吸收光谱线宽的窄化极限能够提高2个数量级.研究表明,通过适当调节这束控制光的拉比频率和失谐量,可以获得兼具超窄线宽和高对比度的吸收光谱信号.数值计算结果与理论分析完全相符.此外,还讨论了吸收谱线对光场的响应规律和多普勒效应的影响.对原子热运动的研究发现,倒Y模型由于缺少三光子作用的过程而无法完全消除多普勒增宽的影响.借助传播光场的优化设计可以减小多普勒效应的影响,在有限温度下获得较窄的吸收谱线.本文的研究成果对高分辨光谱学的实验发展具有重要的指导意义.

摘要：基于90 nm InP HEMT工艺,设计了一款220 GHz功率放大器太赫兹单片集成电路,该放大器采用片上威尔金森功分器结构实现了两路五级共源放大器的功率合成。在片测试结果表明,200~230 GHz频率范围内,功率放大器小信号增益平均值18 dB。频率为210~230 GHz范围内该MMIC放大器饱和输出功率优于15.8 mW,在223 GHz时最高输出功率达到20.9 mW,放大器芯片尺寸为2.18 mm×2.40 mm。

摘要：超表面可以对入射光场的相位、偏振、幅度等自由度进行精确调控,为发展下一代基于量子态片上实验平台提供了一种新途径,具有重要的应用前景.本文提出了一种新型的超表面结构,即具有不同占空比的硅结构光栅单元构成的超透镜,在焦平面上可形成聚焦光环.研究了在焦平面上环形光场的强度分布和不同数值孔径超透镜的聚焦特性.采用这种超透镜聚焦光环来构建一个氟化镁(MgF)分子的光学存储环,计算了MgF分子在聚焦光场中所受的光学势和偶极力,对MgF分子束在存储环运动过程进行了Monte-Carlo模拟.研究结果表明,设计的超表面结构具有很好的聚焦特性,聚焦光环的光场强度比入射光增强了55.1倍;同时可以实现对MgF分子的装载并囚禁在表面存储环内.

摘要：本文分析了单口和双口毫米波频段肖特基二极管的测试方法并设计了相应的测试版图,计算了截止频率随寄生电阻和零偏本征电容的变化曲线,给出了小信号和大信号等效电路模型。利用两个实际肖特基二极管测试实例对器件的小信号模型参数进行了提取,实验结果表明,在导通和截止的S参数吻合较好。

摘要：提出了一个基于量子力学基本理论的电子支付协议.经典支付系统存在部分漏洞,可能会带来安全隐患.利用纠缠粒子之间的关联性,实现签名、购买、支付等环节;使用量子单向函数和量子交换测试线路,验证签名的有效性;通过信道检测中的冗余粒子传输支付信息,节约成本.该方案在量子力学基本原理的保证下,具有无条件的安全性,符合支付系统的基本要求.

摘要：基于严格的广义双级数方法,研究了二维电磁亥姆霍兹腔内回音壁模式的激发;在给出几种回音壁模式的激发波长的同时,探讨了入射角、亥姆霍兹腔开口大小对回音壁模式的影响.结果表明,回音壁模式对入射波长和腔开口大小的改变非常敏感,但相比而言,固定腔的方位角不变时,入射角在较宽范围内的变化并不影响模式的激发.因此,腔的开口大小对亥姆霍兹腔的性能有很大影响,是亥姆霍兹腔设计中需要重点关注的参量.而当这些亥姆霍兹腔用于构建人工电磁材料时,由于回音壁模式可在较宽的入射角下激发,因而不需要严格要求每个腔的开口方向,材料的加工难度也不大.