一、光子动量与能量关系式的又一种推导方法（论文文献综述）
罗政纯[1]（2021）在《基于量子弱测量原理的光纤水听器研究》文中进行了进一步梳理光纤水听器工作原理是,运用光纤传感探头将水下声压信号耦合到光纤上,使光纤长度、折射率、偏振态等物理参数发生变化,加载这些信息的光信号通过光纤传回系统的解调主机,系统对信号进行解调还原成为水下声压信号。光纤水听器以其灵敏度高、动态范围大、探头无源器件化、易于构建阵列等优点,成为新一代水声侦测系统的核心设备。对于低噪舰艇侦测、海洋石油勘探和地震海啸预警的需求,基于压电的光纤水听器无法实现对目标低频或甚低频声压信号的转换,需要重新设计高声压灵敏度的探测器和耦合器,实现对水下低频声压信号和甚低频声压信号的检测。随着光纤水听器的声压灵敏度的提高,就得增加光纤长度或增加机械增敏传导机构,这同时也放大噪声,信噪比得不到提高;量子弱测量可以提高测量精度,同时不放大噪声,把量子弱测量技术运用于光纤水听器可打造新一代超高灵敏度甚低频光纤水听器。1988年,量子弱测量的理论首次被提出。弱值放大（WVA）技术主要是通过前选择和后选择制备成弱值光学结构,然后将水下声压信号耦合到光纤上,使光纤产生微小的相位信号,对这个微小信号进行放大,同时降低水听器系统噪声,最终获得水下声压信号。针对弱值放大（WVA）技术应用于光纤水听器系统中,使光纤水听器能够检测低频水声信号,本论文提出了创新性的研究方案:以弱测量的偏振干涉光学结构;采用保偏光纤代替空间光路;将声压信号耦合到探头管上,通过对弱值信号进行测量实现高精度、低频率的水下声压检测。本论文对基于弱测量原理的光纤水听器进行系统的理论和实验研究。具体主要工作内容和研究成果如下:（1）论述了光纤弱测量的基础理论。通过双折射晶体光学实验来简单介绍弱测量原理;再通过偏振光的态矢量函数和保偏光纤的琼斯矩阵来描述光在通过保偏光纤后的态矢量变化;采用空间弱测量光路结构引入保偏光纤方式,对保偏光纤的弱测量理论分析;为后面章节的理论和实验奠定理论基础。（2）论述基于弱测量原理的光纤相位实验。实验方案的光学部件都采用不动件,利用电光晶体的电可调谐相位来调节光路。实验利用保偏光纤代替空间光路,制备成弱测量的保偏干涉光学结构。通过弱测量结构来测量固定静水压对保偏光纤进行挤压产生微小的相位变化量。实验结果表明:电光晶体的相位变化量最小的调节量为10-5rad;采用很短的保偏光纤（200mm）,后选择角度为0.01rad和0.03rad时,静水压变化量为11Pa,光纤的相位变化量为30×10-5rad,最小可测光纤相位变化量为10-5rad。（3）基于弱测量原理的光纤水听器理论设计。设计中将空间光学部件集成成为光纤器件,把弱测量的光学结构前选择和后选择分别集成成为一个比较小的光纤器件。光纤水听器探头由保偏光纤缠绕到聚碳酸酯（PC）管上,制备成弱值放大（WVA）系统结构。再对光纤水听器系统中的光源提出要求,系统需要的光源为窄线宽、超低强底噪声和相位噪声,因为这个噪声对光纤水听器系统的等效噪声声压值产生影响。同时对也探头的弹性力学分析和有限元分析,最终得到结果为探头的理论相位声压灵敏度为-173.03d B re rad/u Pa和固有频率为47.73Hz。（4）基于弱测量原理的光纤水听器系统的实验研究。基于一般光纤水听器的参数定义和测量,对基于弱测量原理的光纤水听器的声压线性度、相位声压灵敏度、等效噪声声压的定义和测量方法进行论述。通过自制的低频水声系统装置,将基于弱测量原理的光纤水听器和标准B&K水听器进行对比测量实验。此次实验中,通过信号发生器产生0.1Hz-200Hz的水声声压信号,最终实验结果显示:（a）频率范围为0.1Hz-50Hz时,声压线性度≤10%;（b）声压相位灵敏度在频率范围为0.1Hz-50Hz时,平均值为-173d B re rad/u Pa,平坦度为0.5d B re rad/u Pa,与之前的理论计算相同;（c）光纤水听器在10Hz时,等效噪声声压为1.3×10-6Pa/Hz1/2;（d）光纤水听器可以在低频0.1Hz可测量出明显的时域信号。
李文强[2]（2020）在《非液体光阱系统中微球动力学研究》文中提出光阱是利用激光束对微粒进行捕获与操控的空间势阱。基于光阱的传感系统凭借无接触支撑、高灵敏度以及易于集成化等优点,在精密传感与前沿物理领域展现出独特的技术优势与广阔的应用前景。对于光阱系统,微球动力学性质决定了光阱传感的探测极限,也是研究前沿物理问题的基础,因此对微球进行动力学分析是深入理解光阱机理进而拓展光阱应用的关键。本文针对光阱中微球动力学研究,介绍了光阱力计算与微球运动理论,设计并搭建了光阱实验平台,探索了光阱中微球在特殊环境下的动力学特性,主要研究内容包括:（1）建立了双光束对射光阱中微球动力学模型,从光阱力学理论出发,结合流体环境中微球的布朗运动理论,利用郎之万方程对光阱中微球的运动状态进行描述;使用弹簧振子模型,分析了光阱中微球对外界激励的响应;针对微球所处的不同环境（如不同的真空环境、双光束对准误差及温度条件）,对微球动力学进行了分析,为深刻理解光阱机理进而实现光阱高灵敏度传感奠定了基础。（2）开展了真空光阱系统中微球动力学实验研究,搭建了双光束真空光阱系统,通过对微球在常压与真空条件下的运动信号进行探测,分析了不同真空度条件下微球运动状态的变化;从时域与频域上对微球的运动信号进行分析,进而获取光阱刚度与黏滞系数等系统参数信息;由于微球易在高真空条件下逃逸,因此开展了对微球运动进行反馈控制的研究,并在低真空条件下实现了微球运动温度冷却,该技术有望用于微球在超高真空中的稳定捕获。（3）开展了错位双光束光阱中微球动力学研究,完成了 10μm微球在双光束光阱中的经典受力分析与运动状态模拟;搭建了光束对准精度可调光阱系统,通过精确控制光束的对准误差,探究了微球在不同对准间距下的运动状态,从理论及实验上论证了微球静态悬浮、旋转运动以及逃逸的临界条件,该研究为双光束对射光阱系统的对准精度要求提供了判据。（4）开展了单光束光阱系统中微球受热动力学研究;利用二氧化碳激光器在不同真空度下对微球进行加热,分析微球在不同真空度条件下受热逃逸的原因,实验结果表明,在20-30mbar压强下,温度梯度所产生光泳效应会导致微球逃逸,在更高的真空环境中,微球升温后加剧布朗运动是其逃逸的原因。
张剑宇[3]（2020）在《微光纤模间相位匹配的三分之一次谐波理论研究》文中研究指明非线性光学是一门伴随激光技术的出现而迅猛发展的新兴光学分支学科,已经成为许多重要科学技术的物理基础。其中,光学参量下转换过程可以将高频泵浦光转换为低频信号光输出,一方面可用于制备新波长激光满足传统激光技术应用需求,如制备中红外激光;另一方面还是实现量子信息学应用基础,量子光源的主要技术手段,如多光子纠缠态。近年来,频率简并的三阶受激参量下转换受到了大量研究关注,该过程三个下转换光子的频率相同且都为泵浦光子频率的三分之一,因此也被称为三分之一次谐波（one-third harmonic generation,OTHG）。虽然OTHG的相位匹配条件可以利用波导中的模间相位匹配技术得到满足,但是相关理论探索并不完善,特别是并未充分考虑传输损耗对激发OTHG光场强度和相位阈值的影响,以及传输过程中相位匹配条件的变化因素等。本文的研究目的是建立熔石英微光纤中包含传输损耗的OTHG非线性耦合传输理论模型,分析传输损耗对OTHG转换效率的限制,并提出增强效率的解决方案,为实验实现OTHG提供建设性的理论指导。论文工作以传输损耗对OTHG的影响为主线开展了以下研究内容:（1）建立损耗条件下熔石英微光纤结构中描述OTHG相互作用光波模场间的非线性耦合模理论。将与泵浦和信号光场频率有关的所有三阶非线性极化项带入Maxwell方程组,通过模场归一化处理导出包含传输损耗的慢变振幅耦合模微分方程组。研究了在微光纤结构中传输的两个不同频率光场对应模式间的色散分布特性,以对应模式重叠积分的大小为标准选定了最有利于OTHG非线性能量传递的模间相位匹配参数,为后文的研究奠定了基础。（2）分析了传输损耗对激发OTHG的光场强度阈值,相位阈值以及传输过程中相位匹配条件的影响。通过对复振幅形式的非线性耦合模微分方程组进行分离,系统地分析了传输损耗对OTHG及其逆过程的影响。其中,传输损耗的存在增大了激发有效OTHG的光场强度阈值,减小了支持OTHG信号模场正增益的相对相位有效范围。以前面的分析结果为基础,优化了描述光学参量过程中相位匹配程度的相干长度定义式。借助相干长度的优化定义,论述了传统模间相位匹配技术方案下设计的均匀直径微光纤结构中无法在整个传输过程中都保持OTHG的完美相位匹配条件。相位失配的存在引起相对相位在有效范围和无效范围之间周期变化,导致泵浦和信号模场在传输过程中往返传递能量,限制了OTHG信号模场的最大转换效率。（3）根据上述分析指出的传输损耗引起的相位失配导致OTHG信号模场功率沿传输路径振荡分布,提出并论述了一类通过调制微光纤内模间色散值提升相位失配的OTHG转换效率的方案。根据所选模间色散值的不同,该方案又可细分为模间相位失配开关和模间相位失配补偿两种情况。前者保持相对相位沿传输路径单向变化,控制不同相位区间的传输路径长度;后者将相对相位保持在其有效范围内沿传输路径往返变化。分析比较了这两种方案下OTHG转换效率相对传统模间相位匹配条件下OTHG转换效率的提升,论述了OTHG转换效率对两种方案调制深度的依赖性。最后,根据分析结果,论述并指出优化的模间相位失配补偿方案可以实现最大限度的OTHG转换效率提升。（4）结合相干长度的优化定义,分析上述调制模间色散被动补偿变化的非线性色散的相位匹配条件中存在的缺陷,提出并论述了一种直接调制非线性相位失配量提升OTHG转换效率的相位匹配方案。论述了该方案可以利用熔石英微光纤环腔结构提供的非线性正反馈机制实现。数值计算验证了在合理设计的微光纤环腔结构中,这种非线性相位失配调制方案可以实现低阈值、高转换效率的OTHG。最后,结合调制非线性色散和模间色散方案的优缺点,提出了一种可以显着提升OTHG转换效率的级联系统方案,为设计高效OTHG实验奠定了理论基础。本文的研究结果可以完善对三阶参量下转换过程的理论特性认知,为设计高效的中红外激光和三光子纠缠态制备实验有一定帮助。同时,研究结果也可以为其他三阶非线性光学参量过程的相位匹配方案提供一些借鉴。
李烨[4]（2020）在《海水中涡旋光束的湍流效应分析》文中提出随着陆地资源不断地枯竭,人类对于海洋资源探索以及海洋军事研究工作的日益频繁。构建远距离、大数据、高速、保密的海洋通信与传感网络是全世界急待解决的问题。与海洋电磁波通信和声波通信对比,海洋无线光通信具有频带宽、信息容量大、数据传输速率快、延迟低、保密性好、能耗低等优点。特别当以携带轨道角动量涡旋光束作为信号载体的海洋无线光通信系统具有更高的信道容量、频谱效率和保密性。此外,在不产生热晕的前提下,采用高功率超短脉冲涡旋光波作为信号载波能够缓解海水信道中的消光损失。然而,海水湍流也能够引起信号光波的强度起伏、束径扩展和束心抖动等效应,从而降低海洋无线光通信系统的通信质量。因此,研究连续型或脉冲型涡旋光波在海水湍流中的传输特性,是优化海洋无线光通信系统性能的一项必要的基础性研究工作。为此,本论文针对上述问题进行了如下的创新研究工作:1.新型海水湍流折射率功率谱的建立。通过引入尺度有限的海水湍流外尺度因子,我们建立了适用于在不稳定分层情况下从低空间波数区到高空间波数区的新海水湍流折射率功率谱。新谱模拟结果也被证明与实验数据更加一致。新谱不仅消除了稳定分层假设的误差,而且解决了在零空间波数区域出现奇点问题和在低空间波数区域背离实验结果的困境。考虑到存在各向异性的海水湍流情况,我们进一步将新海水湍流折射率功率谱推广为非对称海水湍流折射率功率谱。2.海水湍流干扰光波传输机理的研究。基于Rytov近似原理,建立了高斯谢尔量子光束在各向异性弱海水湍流中的孔径平均量子偏振度模型,得出合理的设置接收孔径,能够控制海水湍流对于高斯谢尔量子光束的干扰作用的结果。此外,基于新海水湍流折射率功率谱,导出了高斯光波的闪烁指数的解析表达式,得出在稳定分层假设情况下,以盐度起伏主导的海水湍流低估了盐度扩散对闪烁指数的影响,以温度起伏主导的海水湍流高估了盐度扩散对闪烁指数的影响;有限的外尺度能够显着降低高斯光波的离轴闪烁指数等重要结论。最后,导出了高斯光波传输在包含外尺度的海水湍流中的空间相干半径和波结构函数的解析表达式,并建立了海水湍流中的指向误差解析数学模型和具有指向误差的信道容量模型。研究了海水湍流参数和光源参数分别对指向误差和信道容量的影响。3.海水湍流中厄米高斯涡旋光束传输模型的建立。基于角谱理论,首先提出了均匀介质中的新型厄米高斯涡旋光束,然后建立了各向异性海水湍流中厄米高斯涡旋光束携带轨道角动量态接收概率密度模型,得出在远距离通信情况下厄米高斯涡旋光束比拉盖尔高斯涡旋光束具有更强抗海水湍流干扰的能力,各向异性海水湍流对于轨道角动量态的信号接收概率干扰弱于各向同性海水湍流的影响。4.各向异性海水湍流中高斯涡旋脉冲X光波携带轨道角动量态的接收概率模型的建立。通过发展涡旋脉冲光波的双频互相干函数,研究了海水湍流和高斯涡旋脉冲X光源参数对轨道角动量态的接收信号概率和脉冲展宽的影响,得出携带大的初始半脉冲宽度、大的初始束腰半径和小的贝塞尔锥角的高斯涡旋脉冲X光波具有较强的抵抗海水湍流干扰能力。另外,携带小的轨道角动量量子数的高斯涡旋脉冲X光波能够获得大的轨道角动量态信号接收概率和带宽,从而实现高信息容量的海洋通信等结论。5.超短拉盖尔高斯涡旋脉冲光束的特殊相干函数的解析表达式的导出和轨道角动量态接收概率分布模型建立。基于拉盖尔函数和时谐函数正交特性,发展了脉冲轨道角动量态的特征函数,然后建立了超短拉盖尔高斯涡旋脉冲光束携带轨道角动量态的接收概率分布模型,得出较大的传输距离与较小的轨道角动量量子数导致较小的脉冲延迟,涡旋脉冲光束传输在温度起伏为主的浅海中比盐度起伏为主的深海中具有更好的传输性能等结论。6.非对称海水湍流中Lommel-Gaussian涡旋脉冲光波携带轨道角动量态的接收概率模型的建立。运用贝塞尔函数的加权正交特性和脉冲型轨道角动量态的特征函数建立方法,导出在弱海水湍流条件下包含湍流外尺度和非对称因子的时空波的复相位扰动解析表达式,并由此建立Lommel-Gaussian涡旋脉冲光波通过非对称海水湍流的轨道角动量态的接收概率模型。此模型表明携带较大轨道角动量量子数的Lommel-Gaussian涡旋脉冲光束具有良好的抗海水湍流干扰特性和实现较大的信息容量通信。
蒲瑾[5]（2020）在《弯曲时空与量子引力理论的相关研究》文中提出弯曲时空和量子引力理论的相关研究是当前天体物理和理论物理的热点和前沿课题之一。为了进一步揭示引力和时空的本质,本文重点研究在非相对论条件下限制修改色散关系中表征普朗克尺度效应的参数,利用双狭义相对论（DSR）研究黑洞霍金辐射,构建含有高阶修正项的广义测不准关系（GUP）并研究其对黑洞热力学性质的影响,揭示洛伦兹不变性破缺对黑洞霍金辐射的影响。本文既有理论研究与实验观测的结合,又有理论的发展和应用研究。属于理论物理与致密天体物理交叉学科的研究,也是对量子引力有效理论的应用研究。主要的研究内容及结果如下:1.利用超高精度的氢原子1S-2S跃迁实验对修改色散关系中表征普朗克尺度效应的参数进行限制。对于非相对论条件下修改色散关系中的一阶项,本实验可以得到|ξ1|≤1.3,与冷原子反冲实验限制ξ1=-1.8±2.1的结果一样,也给出了非常有意义的限制。从而,确定可以用氢原子1S-2S跃迁实验来完成在期望的普朗克尺度灵敏度研究引力的量子性质。对于修改色散关系中的二阶项,本实验得出的界限为|ξ2|<1.7 × 102,虽然与可能探测的普朗克尺度还相差两个数量级。但是,这个结果比冷原子反冲实验得出|ξ2|<109要小7个数量级,这已经是非相对论条件下得出的最好限制。2.基于DSR中修改的色散关系,将普朗克尺度效应对霍金辐射影响的研究从之前的静态和稳态黑洞时空推广到动态黑洞时空。之前的研究是从自旋为1/2费米子推导出修正的Hamilton-Jacobi方程,本文是从描述更为一般的自旋为1/2半整数倍费米子运动的Rarita-Schwinger方程出发,应用半经典近似方法,得出了普朗克尺度效应修正的Hamilton-Jacobi方程。然后,应用这个修正的方程讨论了费米子从动态Kerr黑洞的霍金辐射,结果发现:普朗克尺度效应不仅会对黑洞的热辐射性质带来修正,而且对于动态的旋转黑洞来说,黑洞视界处修正后的隧穿率和霍金温度不再只是黑洞径向的性质,也与黑洞的角向性质有关。3.R.Banerjee和S.Ghosh的研究发现,当考虑含有一阶和二阶修正的GUP模型对黑洞热力学演化行为的影响时,黑洞蒸发过程停止在残余质量大于临界质量处,因此他们认为奇点问题能够自然地被避免。本文对Banerjee-Ghosh的工作进行了重新调查,有趣地发现:当考虑GUP效应时,黑洞蒸发的最后阶段其残余质量一直是等于临界质量,并且此时热力学量也不是奇异的。事实上,临界质量是根据热力学第三定律关于温度有效范围的定义得出的,残余质量是通过热容等于0或者熵不随质量变化得出的,这两个质量相等的结果意味着在经典引力中建立起来的热力学第三定律和宇宙监督假设之间的对应关系,在量子引力中仍然成立。同时,这揭示了热力学第三定律可以作为量子时空不能超过普朗克尺度以上的这个因果关系的监督者,从而为解释量子引力的时空中存在一个最小可观测长度提供一个可能的热力学解释。4.基于S.Hossenfelder等人构建GUP关系的思想,通过修正德布罗意关系,构建了新的含有高阶修正项的GUP关系。与从三个基本假设建立Banerjee-Ghosh的GUP关系相比,新GUP关系给出了粒子波矢和动量之间的具体函数形式。然后,利用新GUP关系讨论Schwarzschild黑洞的蒸发演化过程,结果发现:在量子引力修正下,黑洞不会完全蒸发,黑洞蒸发截止时残余质量一直等于临界质量。这个结果再次证实热力学第三定律和宇宙监督假设之间的对应关系在量子引力中仍然成立。最后,对黑洞残余进一步分析发现黑洞残余的类型依赖于GUP模型中修正项取值的正负。5.基于标准模型扩展（SME）理论提出了研究洛伦兹不变性破缺对黑洞霍金辐射影响的方法。通过将洛伦兹不变性破缺与隧穿辐射性质相联系,有助于更加深刻地理解洛伦兹破缺所带来的量子效应。本文主要研究了洛伦兹破缺对标量粒子和费米子从带电Reissner-Nordstrom黑洞和动态Vaidya黑洞霍金隧穿辐射的影响,结果有趣地发现:洛伦兹不变性破缺项对黑洞隧穿辐射性质带来了修正,特别是在旋量场中,只有类以太项影响费米子隧穿辐射性质,与CFJ项和手征项无关。
陈蕾[6]（2019）在《基于金属及可替代表面等离子体材料的微纳光子学器件设计及应用研究》文中研究指明表面等离激元是新世纪以来光学领域最为活跃的前沿研究领域之一,是纳米光子学研究的重要组成部分。表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons,SPP）具有突破衍射极限、亚波长尺度的电磁场局域、以及近场增强等新奇的光学特性。随着微纳加工技术的不断精进以及电磁学/波导等理论的完善,SPP光学结构的设计及应用研究得到了快速发展,这为突破光子集成技术瓶颈提供了新思路。基于未来光子集成系统对微纳光子器件的需求,本论文的研究以SPP波导、绝缘硅基（Silicon-on-Insulator,SOI）光波导、双曲色散超材料（Hyperbolic Metamaterial,HMM）、以及金属衍射光栅作为电磁波载体,结合金属及可替代表面等离激元材料,设计了性能优异的表面等离激元共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）传感器、SOI光波导模式偏振开关、SOI波导模式起偏器、以及回音壁模式（Whispering-Gallery Mode,WGM）光学微腔生物传感系统中的耦合结构,并通过电磁场有限元数值仿真方法,研究上述微纳光子结构中的光场分布、反射/透射效率、以及性能参数（传感灵敏度、品质因子、调制深度、偏振消光比、插入损耗等）。本论文的主要研究内容及创新点如下:1.近红外波段的SPR介质折射率传感器研究:提出金属/介质/金属凹槽状SPP波导-圆角环形谐振腔共振耦合结构,基于透射谱中共振波长与传感物质折射率之间的线性关系,实现灵敏度为1496nm/RIU、峰值分辨率为12 nm,品质因子为124.6、以及透射效率高达95%的传感性能。提出金属/介质/半导体凹槽状SPP杂化波导-矩形谐振腔共振耦合结构,基于同原理,实现灵敏度为1817.5 nm/RIU、峰值分辨率为7.4 nm,品质因子为224.3、以及透射效率高达97.6%的传感性能。2.SOI条形波导中模式的偏振控制研究:提出SOI条形波导-HMM耦合结构,利用HMM中二氧化钒和铟锡氧化物的光学特性可调性,改变HMM在传播方向上的等效介电常数,通过提供（造成）其与SOI波导之间的模式匹配（失配）,实现TE基模的透射（阻断）,即TE偏振开关。数值仿真结果表明,基于Si/二氧化钒HMM的偏振开关的结构尺寸为0.0176μm3、调制深度为5.6 dB、插入损耗为1.25 dB、以及较宽的工作带宽215 nm。基于Si/铟锡氧化物HMM的偏振开关的结构尺寸为0.037μm3、调制深度为27.8 dB、插入损耗为0.004 dB、以及较宽的工作带宽300 nm。此外,提出基于SOI波导-Cu/Si3N4 HMM覆盖层耦合结构,利用TMSPP在HMM中的偏振相关性,“消除”SOI波导中的TM基模实现TE基模的单一传输,即TE偏振起偏。该结构中HMM覆盖层的长度仅为2μm、偏振消光比为52.34 dB、插入损耗为0.35 dB、以及工作带宽为61 nm。上述偏振开关及起偏结构可用于未来光子集成系统中对基于SOI波导偏振控制元件的高密度集成。3.WGM光学微腔生物传感器中的金属纳米耦合结构研究:提出基于金属纳米棒阵列衍射效应的自由空间光-WGM光学微腔系统的新型耦合结构。为了解决该耦合结构在大尺寸微腔下的有效计算,提出一种基于电磁场有限元波束包络法-Floquet周期边界条件的全新三维数值计算方法（称为3D FloWBEM）。通过3DFloWBEM对金属纳米棒阵列-WGM光学微腔耦合结构进行本征频率和频域分析,得到结构中的光场分布、腔内能量谱、以及Fano共振特征反射谱,并计算耦合WGM品质因子（Quality,Q）、腔内顺时针和逆时针传播WGM的电场振幅比、以及反射光的信背比。数值仿真结果表明,耦合WGM具有较高的Q值（2.1 × 107）,可以满足无标记生物单分子传感器对高灵敏度和高分辨率的要求;反射谱中Fano共振光具有良好的信背比（3.86%）,该数值高于很多已经商业化的光探测器。该设计可作为传统光纤锥倏逝耦合结构的替代方案,满足基于回音壁模式光学微腔的生物传感系统、光学滤波系统、乃至未来手提便携式光学设备中对结构稳定且坚固的耦合结构的需求,并且对数值研究大尺寸高Q值的WGM光学微腔-纳米结构耦合系统中的相互作用提供新思路与新方法。
陈舒婷[7]（2019）在《旋光晶体中光动量及角动量的理论研究》文中指出本文基于平面波角谱分析法与旋光性的非线性电极化理论,研究了光波在旋光晶体中的传播行为,并在Abraham和Minkowski光动量的框架内,定量分析了自然旋光性对于旋光晶体中光动量及角动量的具体影响。选取具有自然旋光性的各向同性硅酸铋晶体为研究介质,以左旋圆偏振高斯基模光场作为入射光,可以得到下述主要结论:（1）从Mawell方程组出发分析了旋光晶体中的光波传播问题,在傍轴条件下得到了旋光晶体中光电场的解析表达式,发现入射的左旋圆偏振高斯基模光在旋光晶体中传播时将出现携带轨道角动量的右旋圆偏振分量。（2）利用Abraham与Minkowski两种不同光动量表达式来研究旋光晶体中的光动量特性,可以发现,由于晶体的自然旋光性而引入的二阶非线性电极化强度微扰项,使得折射率为n0的硅酸铋旋光晶体中的Minkowski光动量PM与Abraham光动量尺之间不再满足PM=n02PA。（3）采用Minkowski形式的光角动量与晶体中角动量的连续性方程来研究旋光晶体中的光角动量特性,结果表明,自然旋光性的存在导致了光场与旋光晶体之间发生了角动量耦合,光场将传递大小为Jc（z）=-∫<9z>dV的角动量给旋光晶体,即光场自身的角动量并不守恒。
杨永亮[8]（2019）在《高能散射中的Λ超子极化效应的研究》文中研究说明强子自旋结构的研究一直是粒子物理学中一个非常重要的课题。近几十年来,高能物理实验中测量到一系列与强子自旋相关的物理量。特别是在p+p→Λ+X过程中,人们观测到末态Λ超子有显着极化效应,尽管初态的强子都是非极化的。而传统理论预期末态Λ超子的平均极化应该为零。这一意外的自旋效应吸引了许多理论研究和唯像学分析,旨在理解Λ超子极化背后的碎裂机制。从量子色动力学（QCD）的基本原理出发去理解Λ超子极化背后的碎裂机制也成为强子物理学的一个前沿课题。因为夸克碎裂过程是一个典型的强子化过程,涉及的能标为强子能标,所以无法用微扰QCD直接计算这样的过程。为了最大程度地在涉及强子的高能过程中利用QCD,人们发展了QCD的因子化定理。在此框架下,强子参与高能反应过程的微分截面可以被分成两部分,一部分是可通过微扰QCD计算的包含大动量转移的硬散射过程,另一部分则是包含强子内部结构或末态碎裂区域的强子化信息的非微扰部分。后者对应于强子的部分子分布函数或碎裂函数,它们可以通过实验测量被唯象地抽取出来,并且它们随能标的依赖由QCD的演化方程所决定。分布函数和碎裂函数都是强子参与的高能散射过程的重要输入量。相对于分布函数而言,碎裂函数的理论研究和实验测量都比较少,特别是极化的碎裂函数还知之甚少。因此,当前迫切需要对它们进行研究。本学位论文将从理论和唯象的角度研究极化的碎裂函数。论文主要考虑末态为自旋21的强子（例如Λ超子）的碎裂过程,并以半单举深度非弹性散射（SIDIS）过程和正负电子湮灭反应过程的Λ超子产生为主线,运用旁观者模型对高能反应中横向极化碎裂函数进行模型研究。除此以外,论文也对Λ超子的电磁形状因子进行了探讨。具体工作内容如下:一、我们以自旋为0的π介子碎裂函数为例,运用旁观夸克模型对两个扭度为3且时间反演为奇的碎裂函数G⊥和?G⊥进行了模型计算,并给出了相应的数值结果。利用之前研究中给出的Collins碎裂函数的结果,检验了它们之间由运动方程联系起来的关系式。特别地,碎裂函数?G⊥来源于夸克-胶子-夸克关联,通过与非极化分布函数f1和纵向极化分布函数g1的耦合,可以在极化束流和极化靶的SIDIS过程中贡献AULsinφ和ALUsinφ不对称度,其中φ为末态强子的方位角。我们的模型计算也表明,G⊥和?G⊥的大小是可观的,因此,在AULsinφ和ALUsinφ不对称度的唯象研究中,有必要考虑它们的效应。二、我们研究了非极化轻子撞击非极化核子的SIDIS过程中极化Λ超子产生过程:l+N-→l′+Λ+X。在横动量依赖的因子化框架下,结合部分子模型,给出了该过程到次领头扭度阶的微分散射截面的形式。其中包含十二个非零的结构函数,六个是由扭度为2和扭度为3的分布、碎裂函数的卷积而成的扭度为3阶的极化结构函数。我们对时间反演为奇的碎裂函数的贡献进行了讨论。我们的研究对实验上通过l+N-→l′+Λ+X过程探测Λ超子的碎裂机制和极化现象奠定了理论基础。三、我们利用旁观双夸克模型,计算了横极化依赖且为T-odd的Λ超子碎裂函数D⊥1T和H1⊥。利用D⊥1T预言了SIDIS过程中Λ超子产生的横向极化度,并对正负电子湮灭中Λ超子单举产生的横向极化度进行了计算。结果表明这两个过程的极化度符号为负,且其大小随着末态强子动量分数z的增大而增大。然后运用Λ超子和π介子的Collins碎裂函数H1⊥,预言了正负电子对湮灭过程中e+e-→ΛˉΛX和e+e-→ΛπX的散射过程的方位角不对称度A12。在这个过程中,我们考虑了QCD演化效应对碎裂函数的影响,并且演化效应会对实验测量的不对称度产生显着的影响。我们的结果表明,在Belle和BABAR实验的运动学范围下,不对称度的大小是明显的,因而有望通过实验被测量到。利用旁观双夸克模型,我们也计算了扭度为3的分布函数h,f⊥和g⊥,以及扭度为2的碎裂函数H1和G1T,并探讨了它们在JLab和COMPASS运动学区域对极化质子和Λ超子产生中的不对称度AUUsinTφSh的贡献。预测结果表明,横向极化质子的不对称度在JLab和COMPASS上是可观的,而横向极化Λ超子的不对称度则较小。四、我们应用两种模型对e+e-→ΛˉΛ反应中的Λ超子的类时电磁形状因子进行分析。一个是pQCD启发的参数化,另一个是修改的矢量介子（VMD）模型。对电磁形状因子的研究可以帮助我们获得关于Λ超子内部电荷和磁矩分布的信息。在矢量介子模型中,我们通过考虑来自于矢量介子激发态的贡献,很好地描述了实验上测量到的Λ超子电磁形状因子的实验数据。
黄志洵[9]（2019）在《单光子技术理论与应用的若干问题》文中研究说明为什么存在光子?经典物理给出了推导,但解释不了光子的本质和奇异特性。量子理论表明光子是一种非局域性粒子,并与通常的微观粒子有重大区别。然而任何理论都不能提供光子的具体形象,这就在单光子定义上发生困难。光子可由光脉冲获取,其中的光子数服从Poisson分布。另外也可以从光功率出发而定义单光子,光子实际上是一种最弱光源。本文论述了单光子理论与实验的进展,给出历史评论和对某些矛盾悖论的探讨。例如,光子是能量子,具有物质属性,但却给不出光子的尺寸和体积;狭义相对论实际上赋予光子点粒子形象。又如,量子力学（例如Schrodinger方程）用波函数Ψ（r,t）描写电子,空间定位为几率性分布,︱Ψ︱2是几率密度;但对光子却无法定义一个自洽的波函数,也不能写出相应的波方程。而且众所周知,经典Maxwell波方程并不能满意地描写光子。本文认为"光子无静质量"假说造成了理论自洽性的缺失。对有质（量）光子,可用1936年提出的Proca方程组取代Maxwell方程组。我们推导了新的电磁波和光子的波方程,称为Proca波方程（PWE）。在PWE中有包含粒子质量参数（m）的项,这与Schrdinger波方程、Dirac波方程一致。这使理论关系改善,而有质（量）光子与点粒子划清了界限。量子信息学的迅猛发展迫使科学家考虑少数（例如1万个或更少）光子的行为特点。最近测量光动量成功,使得可能用实验确定1个激光束中包含的光子数。量子保密通信要求理想单光子源（PSPS）,其中1个光脉冲仅有1个光子。然而迄今并未制成这种源,所用均为近似PSPS,故通信不会绝对安全。由于白天的光干扰,卫星量子通信及量子雷达难以工作得好。如用微波频段会有好效果,但微波单光子能量极小,实现起来非常难。
凌国亮[10]（2019）在《基于数理核心素养的全国中学生物理竞赛预赛试题分析研究》文中进行了进一步梳理随着新一轮课程改革的推进,学科核心素养成为了评价学生学业质量水平的关键依据。近年来,高中生升学的物理考试形成了高考、物理竞赛、自主招生三大层次,物理竞赛也逐渐成为备受学生、家长、学校、社会关注和喜爱的特长教育。参与竞赛的学生不仅需要拥有丰富的物理知识、灵活的科学思维、强大的探究能力、严谨的科研精神,更需要具有扎实的数学专业能力。为了促进物理竞赛教学和备考,基于物理、数学核心素养对全国中学生物理竞赛试题进行研究就显得十分重要。本文以2014-2018年全国中学生物理竞赛预赛试题为研究对象,采用文献研究法、对比分析法、统计分析法等研究方法,在剖析物理、数学核心素养及其构成要素的基础上,从试题的题型、分值、知识板块、考试内容、解题方法着手,分析试题和解答过程中涉及的物理、数学核心素养以及体现这些素养的内容,最后对其进行分类和统计,归纳试题特点。另外,选取经典试题案例,分力学、热学、电磁学、光学、近代物理五个部分,依次对试题及其解答过程进行数理核心素养的水平分析与评定,为考试命题提供策略。研究结果表明,全国中学生物理竞赛预赛试题有以下几个特点:1.高考题在创设情境和考查内容方面与物理竞赛有很高的相似度;高考试题,尤其是计算题压轴题常常是以物理竞赛试题为原型创新或改编而成;高考压轴题的求解过程会涉及一些高中物理竞赛常用的解题方法。2.近五年的预赛试卷在题型、题量、分值上保持高度一致。试卷满分为200分,由5道选择题、5道填空题、6道计算题组成。其中,力学部分的试题分值约占总分的五分之二,是预赛最主要考查的知识板块。电磁学部分的试题分值约占总分的四分之一,也是预赛重点考查的知识板块。光学、热学、近代物理部分所占分值不多。3.近五年预赛的所有题目都对物理观念有所考查,着重考察学生运用相互作用观念和能量观念处理问题的能力。试题的解答需要学生掌握科学推理的方式,在不同情境中运用不同的推理手段解决问题,更要学会用已知的物理模型探究未知的物理情境。学生需要在理解物理学经典实验的基础上,多多关注和思考生活中的物理现象和问题。试题对科学态度与责任素养的考查以科技时事、物理学史、社会责任、科研精神的形式呈现,其中以科技时事呈现的频率最高。4.数学核心素养的考查体现在试题的解答过程中。预赛对数学运算有着较强的要求,更需要学生具备从物理现象中抽象出数学关系的能力及数形结合的能力。基于数理核心素养对物理竞赛预赛试题进行研究,能让更多的学生和教师深入了解物理竞赛的相关内容,能让师生把握预赛试题的特点、命题规律及核心素养的考查情况,助力竞赛教学与备考,更能促使物理学科对核心素养的培养落到实处。
二、光子动量与能量关系式的又一种推导方法（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、光子动量与能量关系式的又一种推导方法（论文提纲范文）
（1）基于量子弱测量原理的光纤水听器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 光纤水听器研究现状 |
| 1.2.1 光强度型 |
| 1.2.2 干涉型 |
| 1.2.3 光纤光栅型 |
| 1.3 量子弱测量技术 |
| 1.3.1 量子弱测量技术简介 |
| 1.3.2 基于量子弱测量原理的光相位测量 |
| 1.4 论文框架与研究内容 |
| 1.4.1 论文框架 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 基于量子弱测量原理的光纤理论模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 量子弱测量理论模型 |
| 2.2.1 量子弱测量 |
| 2.2.2 量子弱测量的三部分 |
| 2.2.3 实弱测量放大原理 |
| 2.2.4 虚弱测量放大原理 |
| 2.3 光在保偏光纤中的态矢量模型 |
| 2.3.1 光子的态矢量函数 |
| 2.3.2 线偏振光的态矢量函数 |
| 2.3.3 椭圆偏振光的态矢量函数 |
| 2.3.4 偏振光的琼斯矩阵的态矢量函数 |
| 2.3.5 偏振光经过保偏光纤的态矢量函数 |
| 2.4 基于量子弱测量原理的光纤相位测量理论模型 |
| 2.4.1 基于弱值放大的空间光路相位测量理论分析 |
| 2.4.2 保偏光纤在弱测量光路中的理论分析 |
| 2.4.3 光相位噪声理论分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于量子弱测量原理的光纤相位测量技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于量子弱测量原理的光纤相位测量技术 |
| 3.3 基于量子弱测量原理的光纤相位测量实验 |
| 3.3.1 电光晶体的光相位测量实验 |
| 3.3.2 前后选择的光纤耦合实验 |
| 3.3.3 保偏光纤静水压相位变化量分析 |
| 3.3.4 弱测量实验分析 |
| 3.3.5 弱测量的保偏光路噪声分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于量子弱测量原理光纤水听器系统设计与实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光纤水听器系统设计 |
| 4.3 光纤水听器系统探头设计 |
| 4.3.1 前后选择光纤器件集成设计 |
| 4.3.2 保偏光纤长度及相位值设计 |
| 4.3.3 光纤水听器探头的灵敏度估算 |
| 4.3.4 光纤水听器探头有限元分析 |
| 4.4 光纤水听器系统的相位解调技术 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于量子弱测量原理的光纤水听器系统实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光纤水听器主要性能及测试方法 |
| 5.2.1 声压灵敏度 |
| 5.2.2 等效噪声声压 |
| 5.2.3 声压线性度 |
| 5.3 光纤水听器实验方案及测试 |
| 5.3.1 光纤水听器实验低频装置 |
| 5.3.2 光纤水听器探头制备 |
| 5.3.3 光纤水听器实验方案说明 |
| 5.4 光纤水听器实验测试及讨论 |
| 5.4.1 光纤水听器声压线性度测试结果及讨论 |
| 5.4.2 光纤水听器声压灵敏度测试结果及讨论 |
| 5.4.3 光纤水听器等效噪声声压测试结果及讨论 |
| 5.4.4 光纤水听器测试小结 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 主要研究工作 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 进一步研究建议 |
| 参考文献 |
| 作者简介及攻读博士期间科研成果 |
| 致谢 |
（2）非液体光阱系统中微球动力学研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1. 绪论 |
| 1.1 光阱技术的研究意义 |
| 1.2 光阱技术的研究背景 |
| 1.2.1 光阱在前沿基础的研究 |
| 1.2.2 光阱在精密传感的应用 |
| 1.3 光阱中微球动力学研究现状 |
| 1.3.1 光阱力学理论 |
| 1.3.2 微球位置测量 |
| 1.3.3 微球运动控制 |
| 1.3.4 微球受热特性研究 |
| 1.4 论文研究内容与创新性 |
| 2. 光阱力理论 |
| 2.1 光辐射压力与光阱 |
| 2.2 广义米理论 |
| 2.3 几何光学理论 |
| 2.4 瑞利散射理论 |
| 2.5 光阱力的数值仿真 |
| 2.5.1 广义米理论与瑞利模型对比 |
| 2.5.2 基于几何光学理论的数值仿真 |
| 2.6 本章小结 |
| 3. 光阱中微球动力学理论 |
| 3.1 随机布朗运动模型 |
| 3.2 光阱中微球的谐振布朗运动 |
| 3.2.1 微球的受力分析 |
| 3.2.2 简谐势阱中的布朗运动 |
| 3.3 功率谱密度分析方法 |
| 3.4 光阱系统对激励的频响特性 |
| 3.4.1 外界激励下的微球动力学 |
| 3.4.2 光阱品质因数 |
| 3.5 微球运动仿真 |
| 3.5.1 光阱力场数值仿真 |
| 3.5.2 微球运动的数值仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 4. 真空条件下微球动力学的理论与实验研究 |
| 4.1 真空中微球运动理论研究 |
| 4.2 光阱装置 |
| 4.3 大气条件下微球动力学实验 |
| 4.3.1 微球运动时域信号 |
| 4.3.2 微球运动功率谱 |
| 4.4 真空条件下微球动力学实验 |
| 4.4.1 真空中微球的运动 |
| 4.4.2 反馈冷却控制 |
| 4.5 本章小结 |
| 5. 错位光束下微球动力学的理论和实验研究 |
| 5.1 错位光阱条件下微球动力学仿真 |
| 5.1.1 错位光阱条件下力学仿真 |
| 5.1.2 错位光阱中微球运动仿真 |
| 5.2 实验装置 |
| 5.3 微球旋转实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6. 加热条件下微球动力学的理论和实验研究 |
| 6.1 光阱中的热学效应 |
| 6.2 实验装置 |
| 6.3 真空条件下微球受热逃逸分析 |
| 6.4 光泳效应测量 |
| 6.4.1 光泳效应理论分析 |
| 6.4.2 光泳效应实验测量 |
| 6.5 微球升温后的布朗运动 |
| 6.5.1 微球的温度仿真 |
| 6.5.2 微球运动的实验测量结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 7. 总结与展望 |
| 7.1 论文的工作总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间所取得的科研成果 |
（3）微光纤模间相位匹配的三分之一次谐波理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 OTHG在中红外激光中的应用 |
| 1.2.1 基于传统激光技术的中红外激光 |
| 1.2.2 基于非线性光学技术的中红外激光 |
| 1.3 OTHG在量子纠缠光源中的应用 |
| 1.3.1 量子信息学与光子纠缠态 |
| 1.3.2 双光子纠缠态的制备 |
| 1.3.3 三光子纠缠态的制备 |
| 1.4 三阶参量下转换过程研究历程 |
| 1.5 研究现状分析 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 耦合模微分方程组和模间相位匹配 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 耦合模微分方程组 |
| 2.2.1 熔石英中的非线性波动方程 |
| 2.2.2 熔石英中的三阶非线性极化 |
| 2.2.3 光纤波导结构中的模场归一化 |
| 2.2.4 非线性耦合模方程组 |
| 2.3 模间相位匹配技术及其实现 |
| 2.3.1 波导中的相位匹配条件 |
| 2.3.2 熔石英微光纤波导中的模式传导理论 |
| 2.3.3 相位匹配模式的选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 损耗波导中OTHG过程理论分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 耦合模微分方程组的简化 |
| 3.3 线性损耗对OTHG及其逆过程的影响分析 |
| 3.3.1 损耗波导中的OTHG过程分析 |
| 3.3.2 损耗波导中的THG过程分析 |
| 3.3.3 损耗波导中OTHG 过程与THG 过程的对比 |
| 3.4 相位匹配与相干长度 |
| 3.5 数值计算均匀直径微光纤中的OTHG过程 |
| 3.5.1 初始光场参数的选择 |
| 3.5.2 优化初始相对相位 |
| 3.5.3 优化模间色散量 |
| 3.5.4 非均匀直径微光纤中的完美相位匹配 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 模间色散调制微光纤中的OTHG过程 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 MPMS波导中的OTHG过程 |
| 4.2.1 MPMS方案基本原理 |
| 4.2.2 低传输损耗均匀直径微光纤中的OTHG过程 |
| 4.2.3 MPMS微光纤中的OTHG过程 |
| 4.3 MPMC波导中的OTHG过程 |
| 4.3.1 MPMC方案基本原理 |
| 4.3.2 MPMC微光纤中的OTHG过程 |
| 4.3.3 MPMC方案的优化设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 微光纤环腔结构中的OTHG过程 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 非线性相位失配调制方案 |
| 5.3 非线性环腔传输理论 |
| 5.3.1 微光纤波导耦合器 |
| 5.3.2 微环腔腔内传输过程 |
| 5.3.3 微环腔共振传输特性分析 |
| 5.4 数值计算微环腔内OTHG过程 |
| 5.4.1 边界值和初值计算 |
| 5.4.2 高效OTHG环腔关键参数计算 |
| 5.4.3 分析环腔的NPMM方案 |
| 5.5 主被动级联调制方案及其实验设计 |
| 5.5.1 NPMM级联优化的MPMC方案 |
| 5.5.2 级联系统的实验研究方案 |
| 5.5.3 实验难点分析及解决方案 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录1 常用缩写词 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）海水中涡旋光束的湍流效应分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 海水湍流折射率功率谱 |
| 1.2.2 光波传输的海水湍流效应及其扼制 |
| 1.2.3 海水湍流效应的涡旋光束控制 |
| 1.3 本文主要研究内容简介 |
| 第二章 海洋中光波传输基本原理 |
| 2.1 海水湍流的性质 |
| 2.1.1 海水湍流的形成过程 |
| 2.1.2 Kolmogorov湍流能量级联理论 |
| 2.2 海水湍流折射率功率谱 |
| 2.2.1 Nikishov海水湍流折射率功率谱 |
| 2.2.2 各向异性海水湍流折射率功率谱 |
| 2.3 弱海水湍流中光波扰动理论 |
| 2.3.1 随机波动方程 |
| 2.3.2 Rytov近似理论 |
| 2.3.3 波结构函数 |
| 2.4 携带轨道角动量的涡旋光束 |
| 2.4.1 轨道角动量特性 |
| 2.4.2 横向光强可控的涡旋光束 |
| 2.4.3 涡旋光束的海水湍流效应 |
| 2.5 海洋无线光通信性能评估模型 |
| 2.5.1 平均量子偏振态模型 |
| 2.5.2 指向误差的信道容量模型 |
| 2.5.3 脉冲OAM态接收概率及信道容量模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 海水湍流新谱及束状光波传输的基础性湍流效应 |
| 3.1 新型海水湍流折射率功率谱 |
| 3.2 海水湍流中束状光波的闪烁指数 |
| 3.2.1 高斯光波的纵向辐照度闪烁指数 |
| 3.2.2 高斯光波的径向辐照度闪烁指数 |
| 3.2.3 高斯光束的近似闪烁指数 |
| 3.3 海水湍流中束状光波的随机指向误差和信道容量 |
| 3.3.1 高斯光束的空间相干半径 |
| 3.3.2 随机指向误差 |
| 3.3.3 包含随机指向误差的信道容量 |
| 3.4 海水湍流中部分相干束状光波的平均量子偏振 |
| 3.4.1 各向异性弱海水湍流折射率功率谱 |
| 3.4.2 高斯谢尔型光源的交叉谱密度函数 |
| 3.4.3 平均量子化偏振度 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 厄米高斯涡旋光束的海水湍流效应 |
| 4.1 角谱理论 |
| 4.2 厄米高斯涡旋光束的OAM态接收概率 |
| 4.2.1 厄米高斯涡旋光束的传输光场 |
| 4.2.2 厄米高斯涡旋光束在海水湍流中传输特性 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 涡旋脉冲光束的海水湍流效应 |
| 5.1 拉盖尔高斯涡旋脉冲光波在海水湍流中传输特性 |
| 5.1.1 弱海水湍流中连续单色拉盖尔高斯光场 |
| 5.1.2 拉盖尔高斯涡旋脉冲光波的OAM特征函数 |
| 5.1.3 拉盖尔高斯涡旋脉冲光波的OAM态接收概率 |
| 5.2 高斯涡旋脉冲X波在海水湍流中传输特性 |
| 5.2.1 弱海水湍流中高斯涡旋脉冲X光波 |
| 5.2.2 高斯涡旋脉冲X光波的相干函数 |
| 5.2.3 高斯涡旋脉冲X光波的OAM态接收概率 |
| 5.3 Lommel-Gaussian涡旋脉冲光波在海水湍流中传输特性 |
| 5.3.1 弱海水湍流中Lommel-Gaussian涡旋脉冲光波的互相干函数 |
| 5.3.2 时空波的复相位扰动 |
| 5.3.3 Lommel-Gaussian涡旋脉冲光波的OAM态探测概率 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 主要结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 :攻读博士学位期间研究成果及主持的科研项目 |
（5）弯曲时空与量子引力理论的相关研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究历史与现状 |
| 1.2.1 双狭义相对论(DSR) |
| 1.2.2 广义测不准原理(GUP) |
| 1.2.3 标准模型扩展(SME) |
| 1.2.4 黑洞热力学性质 |
| 1.3 本论文的结构安排 |
| 1.4 本文的主要贡献与创新 |
| 第二章 量子引力修改色散关系的参数限制 |
| 2.1 修改色散关系 |
| 2.2 冷原子实验限制修改色散关系 |
| 2.3 氢原子1S-2S跃迁实验限制修改色散关系 |
| 2.3.1 参数ξ_1的限制 |
| 2.3.2 参数ξ_2的限制 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 双狭义相对论与黑洞霍金辐射 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 自旋1/2费米子修正的HAMILTON-JACOBI方程 |
| 3.3 一般自旋费米子修正的HAMILTON-JACOBI方程 |
| 3.4 普朗克尺度效应与动态KERR黑洞费米子隧穿辐射 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 广义测不准原理与黑洞热力学性质 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 BANERJEE-GHOSH的GUP模型 |
| 4.3 黑洞热力学性质 |
| 4.4 修正的黑洞热力学性质 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 高阶广义测不准模型与黑洞热力学性质 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高阶GUP模型 |
| 5.3 高阶GUP与黑洞热力学性质 |
| 5.3.1 一阶修正项 |
| 5.3.2 二阶修正项 |
| 5.4 黑洞残余 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 洛伦兹不变性破缺与黑洞霍金辐射 |
| 6.1 标量场中洛伦兹不变性破缺 |
| 6.1.1 Schwarzschild黑洞热力学性质的修正 |
| 6.1.2 Reissner-Nordstrom黑洞热力学性质的修正 |
| 6.2 旋量场中洛伦兹不变性破缺 |
| 6.2.1 Reissner-Nordstrom黑洞辐射的修正 |
| 6.2.2 动态Vaidya黑洞辐射的修正 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（6）基于金属及可替代表面等离子体材料的微纳光子学器件设计及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 表面等离激元概述 |
| 1.2.1 金属的Drude模型 |
| 1.2.2 传播表面等离激元 |
| 1.2.3 局域表面等离激元共振 |
| 1.3 双曲色散超材料 |
| 1.4 表面等离激元在纳米光子学中的应用 |
| 1.5 论文的主要研究内容及结构安排 |
| 第二章 基础理论及数值方法 |
| 2.1 麦克斯韦方程组及边界条件 |
| 2.2 矢量波动方程 |
| 2.3 亥姆霍兹方程 |
| 2.4 平板介质光波导的横向亥姆霍兹方程 |
| 2.5 条形介质光波导的横电模电磁场分量及边界条件 |
| 2.6 金属/介质/金属平板波导的模式特征 |
| 2.6.1 零级近似求解实传播常数β |
| 2.6.2 一级近似求解振幅衰减系数a |
| 2.7 平均能流密度和传输功率 |
| 2.8 电磁场准静态近似求解散射问题 |
| 2.9 电磁场有限元法及求解步骤 |
| 2.10 本章小结 |
| 第三章 表面等离激元共振(SPR)介质折射率传感器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于MIM波导-圆角环形腔耦合结构的SPR传感 |
| 3.2.1 MIM波导及其模式特征 |
| 3.2.2 传感特性 |
| 3.2.3 性能优化 |
| 3.3 基于MIS杂化波导-矩形腔耦合结构的SPR传感 |
| 3.3.1 MIS杂化波导及其模式特征 |
| 3.3.2 传感特性 |
| 3.3.3 性能优化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 绝缘硅基光波导中模式的偏振控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SI波导-VO_2/SI超材料耦合结构的偏振开关特性 |
| 4.2.1 VO_2的光学特性 |
| 4.2.2 VO_2/Si双曲色散超材料 |
| 4.2.3 开关原理及性能分析 |
| 4.3 Si波导-ITO/SI超材料耦合结构的偏振开关特性 |
| 4.3.1 ITO的光学特性 |
| 4.3.2 ITO/Si双曲色散超材料 |
| 4.3.3 开关原理及性能分析 |
| 4.4 Si波导-Cu/SI_3N_4超材料耦合结构的起偏特性 |
| 4.4.1 Cu/Si_3N_4双曲色散超材料及其SPP模式特征 |
| 4.4.2 超材料覆盖层结构设计 |
| 4.4.3 起偏原理及性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 WGM光学微腔生物传感器中的金属纳米耦合结构 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 MICROTOROID本征频率分析 |
| 5.3 AU纳米棒阵列结构(GNA) |
| 5.4 GNA-MICROTOROID耦合系统 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间的学术成果与课题 |
（7）旋光晶体中光动量及角动量的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 前言 |
| 第一章 介质中光波的传播特性 |
| 1.1 菲涅尔方程简正模解析法 |
| 1.1.1 介质中光波的菲涅尔方程 |
| 1.1.2 光在单轴晶体中传播的简正模分析 |
| 1.2 折射率椭球几何法 |
| 1.2.1 折射率椭球 |
| 1.2.2 光在单轴晶体中传播的折射率椭球分析 |
| 1.3 平面波角谱分析法 |
| 1.3.1 准高斯光束在单轴晶体中传播的角谱分析 |
| 1.4 小结 |
| 第二章 介质中的光动量及角动量 |
| 2.1 Abraham光动量与Minkowski光动量 |
| 2.2 不同形式的电磁场动量流密度张量 |
| 2.2.1 麦克斯韦电磁场动量流密度张量与Minkowski光动量 |
| 2.2.2 赫兹电磁场动量流密度张量与Abraham光动量 |
| 2.3 思想实验中的介质中光动量 |
| 2.4 介质中光动量的实验研究 |
| 2.5 单轴晶体中的光角动量 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 BSO旋光晶体中的光动量及角动量 |
| 3.1 旋光性理论 |
| 3.1.1 自然旋光现象 |
| 3.1.2 旋光性的圆双折射理论 |
| 3.1.3 旋光性的非线性电极化理论 |
| 3.2 高斯光束在BSO旋光晶体中的传播的平面波角谱分析 |
| 3.2.1 BSO晶体的自然旋光性 |
| 3.2.2 任意光束在BSO旋光晶体中的传播 |
| 3.2.3 傍轴高斯光束在BSO旋光晶体中的传播 |
| 3.3 BSO旋光晶体中的光动量 |
| 3.4 BSO旋光晶体中的光角动量 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士期间发表论文目录 |
（8）高能散射中的Λ超子极化效应的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高能反应中的末态极化Λ超子 |
| 1.2 电磁形状因子 |
| 1.3 本文主要内容安排 |
| 第二章 高能散射过程的物理概念 |
| 2.1 半单举深度非弹性散射过程 |
| 2.2 夸克关联函数 |
| 2.3 分布函数与碎裂函数 |
| 2.3.1 分布函数和几率解释 |
| 2.3.2 碎裂函数 |
| 2.4 SIDIS过程中的散射截面和不对称度的定义 |
| 2.5 正负电子对湮灭过程中的散射截面 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 旁观夸克模型中对twist-3 的T-odd碎裂函数G~⊥ 和 ?G~⊥ 的研究 |
| 3.1 模型计算G~⊥ 和(?)~⊥ |
| 3.2 数值结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 在非极化核子靶的半单举深度非弹性散射中极化Λ超子的产生 |
| 4.1 轻子强子张量的计算框架 |
| 4.2 结构函数的结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 在旁观双夸克模型中对Λ超子产生的研究 |
| 5.1 非极化夸克到横向极化Λ超子产生的研究 |
| 5.1.1 在旁观双夸克模型中计算Λ超子的非极化和纵向极化碎裂函数 |
| 5.1.2 模型计算T-odd碎裂函数D_(1T)~⊥和极化度PT |
| 5.2 e~+e~-→Λ(?)X和e~+e~-→ΛπX过程中的双Collins效应的研究 |
| 5.2.1 模型计算Λ超子的Collins函数 |
| 5.2.2 e~+e~-湮灭过程中的不对称度 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 SIDIS过程中产生的次领头扭度横向极化质子和Λ超子产生的单自旋不对称度 |
| 6.1 对扭度为3的分布函数的模型计算 |
| 6.2 TMD的碎裂函数的模型计算 |
| 6.3 在运动学的条件下横向极化质子和Λ超子产生的SSA预测 |
| 6.3.1 不对称度在JLab和COMPASS运动学区域的情况 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 e~+e~- →(?)Λ中类时电磁形状因子的研究 |
| 7.1 参数化中的类时电磁形状因子 |
| 7.1.1 遍举e~+e~- → ˉΛΛ过程的基本公式 |
| 7.1.2 类时电磁形状因子的参数化 |
| 7.2 在VMD模型下的研究Λ的电磁形状因子 |
| 7.2.1 在VMD模型中的Λ超子电磁形状因子的形式 |
| 7.2.2 拟合类时形状因子以及相关物理量的数值计算 |
| 7.3 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 光锥矢量 |
| 附录B Dirac矩阵 |
| 附录C QCD演化函数 |
| C.1 非极化分布函数f_1(x)的LO演化核 |
| C.2 +函数 |
| 作者攻读博士学位期间的研究成果 |
（9）单光子技术理论与应用的若干问题（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 光子是经典性微观粒子还是量子性微观粒子 |
| 3 光子是不是点粒子 |
| 4 光子和电子的比较 |
| 5 光子静质量与Proca波方程 |
| 6 光子数方程与光子数测量 |
| 7 如何用实验技术掌控单光子 |
| 8 单光子技术应用于量子信息学及存在问题 |
| 9 尚待研究的单光子现象 |
| 附录ⅠProca波方程 (PWE) 的推导 |
| 附录Ⅱ关于量子雷达的简短通信 |
（10）基于数理核心素养的全国中学生物理竞赛预赛试题分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 研究内容和意义 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究意义 |
| 1.4 研究思路和方法 |
| 1.4.1 研究思路 |
| 1.4.2 研究方法 |
| 1.5 研究理论基础 |
| 1.5.1 素质教育理论 |
| 1.5.2 多元智力理论 |
| 1.5.3 教育评价理论 |
| 第二章 数理核心素养概述 |
| 2.1 素养 |
| 2.2 核心素养 |
| 2.3 学科核心素养 |
| 2.4 物理核心素养 |
| 2.5 数学核心素养 |
| 第三章 高中物理竞赛概述 |
| 3.1 物理竞赛的发展 |
| 3.2 物理竞赛的考试范围 |
| 3.3 物理竞赛与高考、自主招生之间的关系 |
| 3.4 物理竞赛试题与高考试题之间的关系 |
| 3.5 开展物理竞赛的意义 |
| 第四章 数理核心素养在高中物理竞赛试题中的体现 |
| 4.1 物理竞赛预赛试题考查内容的统计与分析 |
| 4.2 物理核心素养在竞赛预赛试题中的考查统计与分析 |
| 4.2.1 物理观念素养在试题中的考查统计与分析 |
| 4.2.2 科学思维素养在试题中的考查统计与分析 |
| 4.2.3 科学探究素养在试题中的考查统计与分析 |
| 4.2.4 科学态度与责任素养在试题中的考查统计与分析 |
| 4.3 数学核心素养在竞赛预赛试题中的考查统计与分析 |
| 第五章 基于数理核心素养的部分预赛试题分析 |
| 5.1 力学部分试题案例分析 |
| 5.2 热学部分试题案例分析 |
| 5.3 电磁学部分试题案例分析 |
| 5.4 光学部分试题案例分析 |
| 5.5 近代物理部分试题案例分析 |
| 第六章 研究结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 本研究对物理竞赛教学的启示 |
| 6.2.1 对教师的启示 |
| 6.2.2 对学生的启示 |
| 6.3 研究不足与研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的研究成果 |
| 致谢 |
四、光子动量与能量关系式的又一种推导方法（论文参考文献）
- [1]基于量子弱测量原理的光纤水听器研究[D]. 罗政纯. 吉林大学, 2021(01)
- [2]非液体光阱系统中微球动力学研究[D]. 李文强. 浙江大学, 2020(02)
- [3]微光纤模间相位匹配的三分之一次谐波理论研究[D]. 张剑宇. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [4]海水中涡旋光束的湍流效应分析[D]. 李烨. 江南大学, 2020(01)
- [5]弯曲时空与量子引力理论的相关研究[D]. 蒲瑾. 电子科技大学, 2020(07)
- [6]基于金属及可替代表面等离子体材料的微纳光子学器件设计及应用研究[D]. 陈蕾. 北京邮电大学, 2019(01)
- [7]旋光晶体中光动量及角动量的理论研究[D]. 陈舒婷. 厦门大学, 2019(07)
- [8]高能散射中的Λ超子极化效应的研究[D]. 杨永亮. 东南大学, 2019(05)
- [9]单光子技术理论与应用的若干问题[J]. 黄志洵. 中国传媒大学学报(自然科学版), 2019(02)
- [10]基于数理核心素养的全国中学生物理竞赛预赛试题分析研究[D]. 凌国亮. 华中师范大学, 2019(01)