微扰理论及其应用研究进展

微扰理论及其应用研究进展

一、微扰理论及其应用研究进展(论文文献综述)

刘欣雨[1](2021)在《基于高阶调制格式的相干光通信系统中非线性均衡技术研究》文中指出云计算、人工智能、移动互联网等新兴技术的不断突破和发展,推动现代社会迈入了“万物互联”的“大数据时代”。超大数据存储、传送、共享等业务的需求日益增强,进一步推动了网络流量的爆炸性增长。因此,现代通信网络需要更高的传输速率、更大的传输容量以及更好的传输质量来保障日益增长的网络流量需求。以光纤作为传输媒介的光纤通信系统具有衰减小、抗干扰能力强、传输容量大等优点,经过几十年来研究学者们的不断探索与突破,光纤通信系统已经发展成为实现全球互联互通的基石和现代通信网络的支柱。结合了高阶调制格式、相干检测技术以及数字信号处理技术的相干光纤通信技术可以实现高频谱效率、长距离、大容量的信号传输,是应对现代通信网络流量危机的重要技术。然而,在目前的高速相干光通信系统中,非线性损伤是限制高阶调制格式光信号大容量长距离传输的最重要因素。因此,对基于高阶调制格式的相干光通信系统的非线性均衡技术进行探索和研究具有重要的意义。本论文以单载波偏振复用相干光通信系统为研究背景,重点研究适用于高阶调制格式信号的非线性均衡技术,改善信号质量,实现系统传输性能的提升。具体的研究内容包括:具有非线性容忍度的判决算法、基于神经网络的非线性均衡方案、基于微扰理论和回归算法相结合的非线性均衡方案。论文的创新点和主要研究成果如下:1.基于高斯混合聚类的M-QAM调制格式信号非线性判决算法针对传统的基于最大似然估计(MLE)的判决算法不能很好的对非线性失真信号进行有效的判决这一问题,将机器学习中的高斯混合(MoG)聚类算法引入到相干光通信系统数字信号处理的判决模块中,提出了基于高斯混合聚类的M-QAM调制格式信号非线性判决算法。同时,基于高斯混合聚类的优点,本文对直接判决-最小均方(DD-LMS)算法进行了优化和改进,在判决模块中将高斯混合聚类计算得到的均值向量代替标准星座点。经过单载波偏振复用16-QAM相干光通信系统实验验证,相比于传统的基于MLE的判决算法,基于高斯混合聚类的非线性判决算法对非线性损伤敏感度低,能够灵活地根据接收到的数据点的分布进行非线性判决区域划分,实现更准确的信号判决,提高相干光通信系统的非线性容限,提升系统的性能。2.基于特征工程-深度神经网络的非线性均衡方案在相干光通信系统中基于神经网络的非线性均衡技术的基础上,针对由于输入数据特征不丰富,导致神经网络非线性均衡性能受限的问题,提出了基于特征工程-深度神经网络的非线性均衡方案。该方案对接收到的方形M-QAM信号数据进行特征工程处理,丰富数据特征信息,以及在深度神经网络的训练阶段引入加权损失训练机制。经过单载波偏振复用64-QAM相干光通信系统实验验证,所提出的特征工程方案和引入的加权损失训练机制可以有效地提升深度神经网络的收敛速度和非线性均衡性能,在发射光功率为0 dBm时,可以实现1.07 dB的Q因子提升量。3.基于双向门控循环单元神经网络的非线性均衡方案针对相干光通信系统中,非线性效应与色散造成脉冲展宽从而引入符号间干扰的问题,提出了基于双向门控循环单元神经网络的非线性均衡方案,对接收到的高阶调制格式信号数据进行序列化处理。经过单载波偏振复用64-QAM相干光通信系统实验验证,在发射光功率为-3 dBm至3 dBm范围内,提出的非线性均衡方案实现了信号的Q因子超过8.53 dB硬判决前向纠错门限(对应于3.8×10-3的误码率),最佳发射光功率提升了 2 dB。4.基于双向长短期记忆神经网络-条件随机场的非线性均衡方案在基于循环神经网络的非线性均衡方案的研究基础上,提出了基于双向长短期记忆神经网络-条件随机场的非线性均衡方案。经过单载波偏振复用64-QAM相干光通信系统实验验证,在发射光功率为-3 dBm至3 dBm范围内,提出的非线性均衡方案实现了信号的Q因子超过9.8dB前向纠错门限(对应于1.0×10-3的误码率),最佳发射光功率由-1 dBm提升至1 dBm,提升了 2 dB。5.基于微扰理论和回归算法相结合的非线性均衡方案在相干光通信系统中基于微扰理论的非线性均衡技术的研究基础上,提出了基于微扰理论和回归算法相结合的非线性均衡方案。不依赖于传输信道的精确参数信息,仅根据接收到的信号序列,使用信道内四波混频和信道内交叉相位调制三重积项作为输入特征,通过回归模型预测出信号在传输过程中受到的非线性损伤,在接收到的符号数据中减去预测的非线性损伤,实现信号的非线性均衡。经过单载波偏振复用64-QAM相干光通信系统实验验证,基于支持向量回归模型的非线性均衡方案实现了当信号发射光功率为1 dBm时误码率低于1.0×10-3,最佳发射光功率提升了 2 dB。

李鹤飞[2](2021)在《氢化物和硼化物超导体的理论设计与物性研究》文中研究说明超导体在多个领域具有潜在的应用前景和显着的学术价值,相关研究一直是凝聚态物理领域的焦点研究课题之一。近期,研究发现H3S的超导转变温度可达203 K,而LaH10的超导转变温度更高达250-260 K,这些高温超导体的重要发现为常规超导体的设计提供了重要契机,引领了氢化物的超导研究,发表了大量的理论和实验的学术工作。根据传统超导微观理论可知,材料的超导转变温度与其德拜温度可成正比,而德拜温度与物质质量成反比,所以通过对氢等一些轻质元素进行研究有望获得较高的超导转变温度。与其它典型碱金属元素不同,氢元素在常压下形成分子相,氢分子晶体是绝缘体。尽管如此,利用高压等外界条件进行研究,通过缩短氢原子间距,形成的高致密金属相结构,是高温超导体的有力候选结构。然而,金属氢的实验制备极具挑战,因此富氢化合物的研究吸引了大量科学工作者的广泛关注,这是因为在富氢化合物中氢元素处于“预压缩”状态,这使得体系的金属化压力被显着降低。不仅如此,该类化合物所形成的高密度相具有强的声子振动频率和大量电荷占据费米能级,显着增强了电子和声子的耦合,这是形成常规超导体的必要因素。因此,极有可能在富氢化合物或者轻质元素化合物中寻找到转变温度较高的超导材料。本文选取Ta-H、Th-H以及B-O等三种典型的轻元素化合物体系,使用了课题组自主研发的CALYPSO晶体结构方法和软件,结合基于密度泛函理论的第一性原理计算,进行了一系列的示范性研究,获得了如下创新性研究成果:首先,在100-400GPa对Ta–H体系的高压晶体结构进行了系统探索。在100GPa下发现了新型金属性单斜TaH5化合物,且在更高的压力下,发现了稳定的更富氢的TaH10,TaH14和TaH16等化合物。这些金属性富氢化合物的发现预示了Ta-H体系可能在高压下具有高的超导转变温度。据此,我们利用基于密度泛函微扰理论的电-声相互作用计算方法在100 GPa研究了TaH5的超导电性,结果表明TaH5的超导转变温度下为23 K。进一步又在300–400 GPa下对TaH10,TaH14和TaH16开展电-声相互作用计算,发现C2/m-TaH10的超导转变温度为91K,而C2/m-TaH14的超导转变温度为70 K,I4/mmm-TaH16的超导转变温度更是在400GPa时达到了195 K,接近了H3S的超导转变温度。这些结果表明,在极端压力下,具有较高超导转变温度的TaH16可在Ta-H体系中存在稳定,为高温超导材料的设计提供了理论知识储备。其次,我们研究了Th-H体系的高压结构与超导电性。早在20世纪70年代,实验科学家就对二元金属氢化物的超导电性展开了研究,发现在常压下含氢量最为丰富的Th4H15是超导体,其超导转变温度为9 K。因此,能否在Th-H体系中寻找到其它具有更高超导转变温度的超导体是一个值得探索的科学问题。我们的结构预测结果表明Th H3和Th2H7在常压下既是热力学稳定且呈现出金属性的。但由于氢元素仍然以分子的形式存在,电-声相互作用计算结果表明它们的超导转变温度分别只为6 K和0.4 K,仅与Th4H15相当。为了探索潜在的Th-H高温超导体,我们在更高的压力下展开了结构搜索,发现了一个可以在高压下稳定存在的富氢化合物Th H18。该化合物具有奇特的H36笼结构,其H–H键长在0.98–1.2(?)之间,接近氢原子相的1.0(?),表明Th H18可能具有高超导转变温度。电-声相互作用计算从理论上证实了Th H18为潜在的高温超导体,其超导温度可达221 K。我们也提出了可将Th H18作为原型结构,用其它与Th具有相似原子半径和电负性的金属原子进行替换,从而有望获得更多高温超导体备选材料的设计方案。最后,我们设计了二维超导类硼烯材料B2O,并研究了拉伸应变对其电子性质、力学性质和超导电性的影响。二维超导材料在超导微纳器件中具有重要的潜在应用价值,如更小的便携式磁共振成像仪和在高精度的微型磁场探测器上实现单自旋的探测和控制等。目前,二维超导材料因其丰富的物理性质和潜在的应用价值已成为备受关注的前沿领域。硼烯是少有的金属性单原子层厚的二维材料,理论预言其超导温度可达10–20 K。但由于硼烯无法独立存在,需要设计可稳定存在的类硼烯材料以探索其在纳米电子学和超导微纳器件中的应用。基于第一性原理计算,我们设计了一个金属性类硼烯二维材料B2O,并发现此材料可以通过机械剥离法从范德瓦尔斯层状B2O体相材料中制备而成。通常情况下的单层B2O具有良好的力学性质,其杨氏模量可与石墨烯相比拟,更是在x和y方向上要优于单层硼烯材料,在y方向上要优于多层硼烯材料。其泊松比与单层硼烯相当但大于多层硼烯材料。电-声相互作用计算表明单层B2O依然具有超导电性,其超导转变温度为4.62 K,与硼烯类似。考虑x方向的拉伸应变后,单层B2O的泊松比由正变负,增强了其抗断裂能力,改善了其机械性能,可望提升其在复杂应力条件下的适用性。更重要的是,单层B2O的超导电性因为电声耦合的增强也得到了提升,超导转变温度升高至5.89 K。单层B2O的发现为设计基于硼烯的稳定二维超导材料并探索其在纳米电子学和超导微纳器件中的应用提供了参考。

刘莹[3](2021)在《高阶表面光栅DFB半导体激光器关键技术研究》文中研究表明分布反馈(DFB)半导体激光器因其光谱线宽窄、稳定性好在多领域得到广泛应用。通过将光栅制作于器件表面,避免了二次外延工艺,减少了DFB半导体激光器的生产成本和周期,但目前具有表面光栅结构的DFB半导体激光器光谱线宽等特性相对较差。为探索高阶表面光栅对DFB半导体激光器性能的影响,本文围绕表面光栅光反馈特性和高阶表面光栅DFB半导体激光器特性开展了理论及工艺制备研究,具体研究内容包括:(1)从理论分析入手,分析了DFB半导体激光器基本工作原理,基于耦合模理论及微扰理论对光栅的耦合特性进行了理论分析,讨论了光栅结构参数对耦合系数的影响;优化设计1.06μm DFB半导体激光器外延结构,仿真分析高阶脊表面光栅损耗及光反馈特性。(2)提出基于全息曝光技术的脊表面光栅DFB半导体激光器制备工艺,制备了光栅周期为1.29μm的脊表面光栅DFB半导体激光器。0.6 A连续电流驱动下,器件输出中心波长为1066.3 nm,输出激光的3 d B光谱线宽为0.2 nm;驱动电流为0.8 A时,激光器件获得了29 m W的输出功率。(3)提出一种基于掩埋金属掩膜的高阶脊表面光栅DFB半导体激光器件制备工艺,借助掩埋金属掩膜实现脊表面光栅刻蚀,解决了光栅和脊波导制备工艺相互影响的矛盾;基于提出的制备工艺,制备得到光栅周期为4.68μm的高阶脊表面光栅DFB半导体激光器,该器件在0.4 A连续电流驱动时获得33 m W的输出功率和40 pm的3d B光谱线宽。(4)建立侧向耦合非对称光栅结构的理论模型并开展研究,发现侧向耦合非对称光栅可以实现激光器谐振腔内更加均匀的光子分布,有效避免空间烧孔效应,有利于获得窄线宽的激光输出。实验制备两种高阶侧向耦合DFB半导体激光器,与高阶侧向耦合对称光栅DFB半导体激光器在0.6 A电流驱动时46 m W的输出功率、0.4 A时70 pm的3 d B光谱线宽相比,在相同测试条件下,高阶侧向耦合非对称光栅DFB半导体激光器输出功率71 m W,提升54%,3 d B光谱线宽降低至49 pm。此外,侧向耦合非对称光栅结构还可以降低耦合系数对光栅参数的依赖程度,有利于降低光栅制备工艺的难度。

关晓宁[4](2021)在《掺锗二氧化硅光纤的物性调控研究》文中研究表明掺锗二氧化硅光纤是通信、航天航空、医疗、军事和其他光电子领域的关键材料,尤其是它的抗辐射性能、光敏特性和光致发光越来越受到关注。光纤材料中存在的各种缺陷是导致其不同特性变化的重要因素,在制作过程中引入的杂质粒子也可能影响光纤的性能。本论文系统的研究了掺锗二氧化硅光纤材料体系的几何性质、缺陷结构和稳定性。此外,基于掺锗二氧化硅光纤在多领域辐射环境下的应用,以及其光敏特性和发光特性的研究需求,本论文通过杂质粒子的掺杂进一步探索光纤体系中缺陷与杂质粒子的相互作用以及对光纤性能的影响。本论文的主要研究内容包括:(1)掺锗二氧化硅光纤材料本征缺陷性质研究。本论文系统地模拟了掺锗二氧化硅光纤的环状结构和氧空位缺陷结构的几何性质和稳定性。研究结果表明,随着掺锗量的增加,Ge原子的替换位点发生聚集,且掺入的锗倾向于以GeO2团簇的形式存在。对比掺锗二氧化硅体系中包含氧空位模型的稳定性,发现单个氧空位缺陷更容易在五元环结构中形成,双氧空位缺陷更容易在四元环结构中形成。(2)掺锗二氧化硅光纤材料掺杂缺陷性质研究。本论文综合考虑二氧化硅体系中掺杂Ge原子的位置,构建了 Ge原子替换Si原子或O原子的光纤模型,计算了掺锗二氧化硅模型的结构性质、电子性质和光谱特性。在二氧化硅体系中掺杂的Ge原子替换O原子的位置形成Ge2+缺陷结构,使得带隙中出现三个缺陷能级,导致了~5.12 eV处的光吸收峰,且掺入的锗替换位点最有可能产生在五元环中。(3)掺锗二氧化硅光纤材料杂质粒子与缺陷相互作用研究。本论文系统地研究了掺锗二氧化硅光纤中杂质粒子与锗氧空位缺陷(Ge-ODC)缺陷的反应机制,计算了光纤模型的几何性质、结构稳定性、折射率、电子性质和光吸收谱。分析了杂质粒子Al掺入的最稳定结构,结果表明Al的掺入使得由Ge-ODC缺陷导致的在5.15 eV处的吸收峰消失,而在吸收光谱中4 eV处引入了一个新的吸收峰。考虑了单氧空位和双氧空位缺陷结构的二氧化锗模型,讨论了分子氟和原子氟对氧空位缺陷的钝化机制。(4)掺锗二氧化硅光纤材料发光特性研究。针对掺锗二氧化硅在发光领域的应用,本论文系统地研究了二氧化锗模型中Ce3+离子掺杂的几何结构参数、前线分子轨道、能级图、吸收光谱和发射光谱。考虑了 Ce3+离子在掺锗二氧化硅光纤体系中引入的三种结构,研究了Ce3+离子与光纤体系中不同元环结构的相互作用。通过与已有实验对比,发现Ce3+离子与二氧化锗基质的相互作用导致发射峰的移动。本论文的主要创新点包括:(1)掺锗二氧化硅光纤材料缺陷相互作用机制研究:设计了二氧化硅光纤材料锗掺杂和杂质粒子掺杂光纤材料模型,发现了锗的掺杂量影响了其在二氧化硅体系中的分布特征,揭示了杂质粒子Al和Ge-ODC缺陷之间的反应机制,明确了杂质粒子F对Ge-ODC缺陷的钝化机制,发现了掺锗二氧化硅光纤光学性质变化机理,为制备高性能掺锗二氧化硅光纤器件提供了理论依据。(2)掺锗二氧化硅三价铈离子的发光机制研究:设计了掺铈-锗二氧化硅光纤材料模型,发现了 Ce3+离子在掺锗二氧化硅光纤中的结构特征,揭示了 Ce3+离子与光纤元环结构的相互作用,明确了掺铈光纤的发光机理和带隙变化机理,为制备掺锗二氧化硅光纤发光材料提供了理论指导。

龙晨[5](2021)在《新型过渡金属化合物电子和激发态性质的研究和调控》文中进行了进一步梳理自从上个世纪50年代以硅基半导体为代表的第一代半导体出现,电子产品变得愈发微型化和集成化。而随着器件尺寸的不断减小,传统的硅基半导体材料的性能即将达到物理和技术的极限。石墨烯的成功剥离使得二维材料进入了人们的视野,短短十几年里,许多新型二维材料被相继发现并合成,例如硅烯、六角氮化硼、过渡金属二硫化物(TMDs)和黑磷等。甚至原本被理论预言无法存在的二维磁性半导体也已经合成,如Cr2Ge2Te6、CrX3(X=I和Br)和VSe2等。二维材料因为量子限制效应表现出与其块体材料不同的优异的物理化学性质,在环境、能源和电子器件领域展现出得天独厚的优势。除了研究二维材料的本征性质,如何调控和改良其物理和化学性质也是值得探讨的议题。相比单层结构,双层结构层间相互作用的加入可有效调控材料的性质,并且通过改变堆叠方式对其进行调控。此外,在实际应用中材料因为光照等原因往往处于激发态,而光激发产生的激子效应对器件的光电性质有至关重要的影响。通过考虑激发态下电光相互作用以及采用非绝热动力学方法,可以更深入的理解二维材料激发态的性质及其动力学过程。二维材料在制备和保存的过程中,很容易产生缺陷结构或受到应力作用,这些结构改变都会影响其电子和激发态性质。同时,通过人为控制缺陷或应力等条件,也可以实现对二维材料性质的精确调控,这为新型光电器件的研究和设计提供了理论基础。本论文中,通过使用第一性原理计算研究了二维材料的电子、磁学和光学性质,并通过改变界面性质和引入应力等方法实现了对其性质的调控。此外,结合多体微扰理论和非绝热动力学理论,我们对二维过渡金属化合物的激发态光电性质和激发态动力学进行了相关的研究和探讨。本论文包含六个章节:第一章简单阐述了二维材料的研究和发展现状,第二章对本文中使用的理论计算方法和相关计算软件做简短介绍,第三章系统地研究了内建电场的存在对异质和同质双层结构激发态性质的影响,第四章研究了缺陷和非均匀应力对过渡金属化合物单层电子和激发态性质的调控,第五章探索了一些新型过渡金属化合物材料的电子和磁学性质,第六章主要是本文的研究内容和创新点的简单总结以及对未来工作的展望。本文的主要研究内容以及结论如下:(1)探究了内建电场的存在与方向对WSe2-MoSe2和WSe2-MoSSe异质结光生电子-空穴对的影响。对于WSe2-MoSe2异质结第一激发态由层间激子做主导,而Se-Se界面的WSe2-MoSSe异质结则是由层内激子做主导。当WSe2-MoSSe异质结的界面改为S-Se后,第一激发态出现了亮激子到暗激子的转变。通过构建理论模型,我们发现此时异质结中较强的层间耦合使得第一激发态处发生了相干相消,导致了激子的由亮转暗。该研究为光电和光伏器件中异质结构的光学性质调控提供了切实可行的方法。(2)研究了极性MoSSe同质双层的电子和激发态性质。由于反演对称性破缺,MoSSe材料中存在内建电场。MoSSe双层的能带结构在内建电场的作用下呈现出类Type-Ⅱ能带对齐的性质。这也导致了光生电子和空穴空间上的分离,以及层间耦合的减弱。内建电场导致的电子-空穴的分离以及对层间耦合的抑制具有鲁棒性,堆叠方式对其的影响可以忽略不计。非绝热动力学模拟的结果表明,内建电场的存在极大的延长了光生载流子的复合时间,16.5 ns的预测值甚至比一些异质结构的数值还要高一个数量级。我们的研究为同质结构中激子寿命的延长提供了新的方法。(3)在MoS2和MoSSe单层中通过形貌调控的方法实现了局域应力和内建电场对激子的调控。由局域应力引起的激子漏斗效应使得光生电子-空穴对由离域变为局域,空间上被固定在应力梯度最大处。当同时存在内建电场时,褶皱MoSSe单层的第一激发态由亮转暗,并且光生电子-空穴对发生了空间分离。我们的研究为调控材料的激发态性质提供了一个新的平台,并且这也是一种提升二维材料光电和光伏性能的有效方法。(4)由于制备技术的限制,二维材料中存在各种各样的缺陷,其中点缺陷是一种非常典型的缺陷。使用第一性原理GW-BSE方法,我们研究了四种较为常见的点缺陷(Vs,VSe,VMoS3,VMoSe3)对Janus-MoSSe单层电子和激发态性质的影响。结果表明单硫族原子缺陷会在费米能级附近引入束缚态,并且形成束缚激子。相比无缺陷的本征系统,激子被束缚在缺陷处,激子束缚能增加,其空间分布大概只有一个单胞大小。包含Mo原子的缺陷极大改变了材料的能带结构,急剧减小的带隙增强了低能区域的光吸收。其中VMoSe3导致第一激发态发生从亮激子到暗激子的转变。我们的研究为光电器件的性能调控和优化提供了理论指导。(5)研究了五角晶格结构的PdSe2单层的机械、电子、光学以及激发态性质。由于其独特的晶格结构,PdSe2单层具有各向异性和较小的杨氏模量,并且拥有负的泊松比,是潜在的膨胀材料。结果显示该材料具有适中的带隙、各向异性的载流子迁移率以及合适的光吸收效率,并且绝对带边位置也符合全解水的氧化还原电势要求。利用分子动力学模拟进一步证明了其在水环境下的稳定性,太阳能-氢气的转换效率也有着较高的预测值。以上结论都证明PdSe2是一个非常有潜力的光催化全解水材料。结合非绝热动力学模拟,我们对光生电子和空穴的复合过程进行了更深入的研究。因为较低的对称性使得光生电子和空穴发生了空间上的分离,导致了超长的光生载流子复合时间。我们的研究为光催化全解水应用提供了一个新的候选材料。(6)探究了同质双层Ⅵ3中堆叠方式对其铁磁性的影响,并且将其应用于自旋阀器件。Ⅵ3的单层和块体材料为半导体,而双层的Ⅵ3则为半金属。层间键传递自旋极化机制的存在保证了Ⅵ3层内的铁磁构型排布,而层间超超交换作用保证了Ⅵ3双层的层间磁性构型依然为铁磁构型。基于其半金属性以及铁磁性,我们用Ⅵ3双层材料设计了一个自旋阀器件。通过计算自旋平行态和反平行态的透射系数,得到该器件的自旋注入效率为100%,性能非常优异。

陈恺[6](2021)在《基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究》文中研究说明随着航空航天技术的发展及现代光学系统性能的不断突破,对光学材料双折射的实时在线测量成为新的研究热点。光纤中具有丰富的双折射变化,其双折射测量对提高光纤系统的整体性能至关重要。激光频率分裂双折射测量技术可对多种双折射以及其他外部参数进行测量。传统的激光频率分裂双折射测量技术多基于氦氖激光器,对待测对象透射率有极高要求,限制了可测的样品范围;且难于与光纤等波导系统进行耦合。本论文针对基于光纤激光频率分裂的双折射测量开展工作:对多纵模光纤激光频率分裂机理进行了理论分析及仿真研究;对激光器中不同双折射类型进行了测量;设计构建了不同的系统,对其应用进行了进一步拓展。主要研究内容如下:1、研究了多纵模光纤激光器的频率分裂机理。通过对多纵模激光器纵模正交方向分裂的模式特征进行研究,得到了多纵模频率分裂的频差与相位差关系。结合双折射琼斯矩阵与激光自洽方程,推导了光纤腔双折射叠加模型,消除了无法对轴而产生的非线性误差。研究了多纵模激光器拍频展宽机理。通过模牵引理论,分析了腔内增益曲线对纵模频偏的影响,从而得到了频率分裂产生的拍频在均匀增宽的光纤激光腔中的展宽量,对多纵模激光器中的频率分裂现象用于多种测量产生的系统误差进行了估计。研究了高掺铒浓度的有源光纤中离子对淬灭现象,分析了由离子对淬灭引起的增益不稳定现象。通过仿真分别对不同淬灭浓度与不同淬灭位置的离子对淬灭现象对拍频产生的影响进行仿真,进而解释了丰富的拍频信号频域演化现象。2、实验研究了光纤激光频率分裂法测量插入器件双折射。设计并构建了一种基于1556 nm光纤激光器频率分裂效应的插入双折射及应力测量系统。研究了半外腔频率分裂光纤激光器的输出特征,分别在空腔和腔内加载应力的情况下对谐振腔内偏振模式拍频信号进行测量。实验结果表明在普通单模线型谐振腔中,存在固有应力双折射。该系统在测量时的灵敏度为22060 Pa/nm,线性度为99.44%。利用相同腔型结构的系统,对波片的厚度与其折射率进行了测量。通过拟合获得了待测波片样品的厚度与折射率,得到本征折射率测量误差为10-5。3、对抛磨光纤腔外调制等效双折射测量进行了研究。通过应力平衡模型分析了非对称光纤本征双折射的产生机理。从理论上分析了外界折射率对腔内双折射的非线性调制规律,并结合有限元分析对外调制等效双折射进行了仿真。设计并搭建了抛磨光纤腔外调制等效双折射与外部折射率测量系统。利用抛磨光纤外调制双折射的叠加模型对外调制等效双折射进行了测量。通过实验研究,对该系统的双折射-外部折射率关系进行了标定,对外部折射率测量精度达到8.43×10-5。实验测得了葡萄糖质量分数-折射率曲线及热光系数变化趋势。4、对全光纤扭转腔圆双折射测量进行了研究。对光纤激光器中的圆双折射的产生机理进行了分析。通过光纤微扰理论结合光纤波导耦合模理论,推导了针对弱导光纤在扭转时的模式耦合系数。基于直观求解法结合激光器自洽原理推导了激光器扭转状态下的琼斯矩阵,得到腔内固有线性双折射与圆双折射分离模型。设计并搭建了一套1551 nm波段的全光纤扭转腔圆双折射测量系统。对激光器输出特征进行了研究,并得到了随着扭转角度变化腔内圆双折射的变化曲线。提出了一种扭转-拉伸双参量同步测量方法。研究结果表明扭转与拉伸可通过该系统的拍频与光谱测量解耦。

贾宝楠[7](2021)在《基于二氧化硅的功能材料设计和物性研究》文中指出二氧化硅在熔石英、掺铋石英光纤、金属氧化物界面等功能材料领域有着广泛的应用前景,受到了科研人员的广泛关注。本论文基于二氧化硅功能材料,通过设计不同结构的二氧化硅基模型,结合第一性原理等方法系统研究其基本物性、发光特性和介电击穿特性,为二氧化硅在功能材料制备和器件应用上提供一定的理论基础。本论文主要研究内容包括:(1)熔石英缺氧缺陷的基本物性研究。设计了 ODC(Ⅰ)缺陷模型,发现随着Si-Si键逐渐变长,ODC(Ⅰ)缺陷的形成能逐渐增加,对应的光吸收峰逐渐分裂为两个峰并向两侧移动。通过设计不同元环的ODC(Ⅰ)缺陷聚集模型,发现ODC(Ⅰ)缺陷聚集情况更容易出现在五元环中。研究了表面E’心缺陷的吸附特性,研究表明F原子比Cl原子更容易被表面E’心缺陷捕获,而且引入F/C1原子会导致带隙中缺陷态的消失。(2)掺铋石英光纤低价态铋粒子发光特性研究。设计了不同元环的三价铋结构,发现从紫外到可见光的宽光谱发光是由三价铋离子和环状结构共同导致的。设计了三种不同的一价铋结构,发现1492 nm附近的发光是由SiOBi结构引起的,1147 nm和1403 nm处的发光主要源于间隙Bi2O结构。研究了不同元环中三价铋到二价铋缺陷中心的反应路径,结果表明二价铋缺陷中心引起了 1252 nm、1306-1313 nm、1574 nm、1600 nm处的近红外发光。(3)铝/二氧化硅界面的介电击穿特性研究。构建了三种不同的Al/SiO2界面模型,发现O界面模型具备较高的静电势偏移、较大的虚拟氧化层厚度和较低的电子势垒高度,是三种界面模型中较为理想的抗介电击穿模型。通过研究三种界面模型之间的转换路径,发现Si界面模型可以朝着O界面模型转换,O界面模型可以朝着SiO界面模型转换,SiO界面模型转换为Si界面模型和O界面模型时需要的能量都比较小。本论文主要创新点包括:(1)熔石英缺氧缺陷的线性和聚集特性:发现了 ODC(Ⅰ)缺陷的形成能和Si-Si键长之间的线性关系,揭示了不同元环中ODC(Ⅰ)缺陷的聚集特性,为制备熔石英相关器件提供了理论基础。(2)掺铋石英光纤低价态铋粒子的发光机制:发现了一价铋和二价铋缺陷中心与掺铋光纤近红外发光的关联性,明确了低价态铋粒子的发光机理,为制备高性能掺铋石英光纤提供了理论依据。(3)铝/二氧化硅界面的介电击穿机制:发现了 O界面模型具备较好的抗介电击穿性能,揭示了三种界面模型之间存在的相互转换特性,为研制抗介电击穿金属氧化物界面提供理论指导。

曹良志,邹晓阳,刘宙宇,万承辉,吴宏春[8](2021)在《高保真数值核反应堆不确定度量化方法研究进展》文中指出基于高保真模型和方法的数值反应堆具有高精度和高分辨率的特点,但核数据等参数固有的不确定度将严重影响其分析结果的不确定度。本文在综述国内外数值反应堆及其不确定度量化研究进展的基础上,重点介绍了西安交通大学核工程计算物理(NECP)实验室近年来在基于一步法的高保真数值反应堆程序NECP-X的研发与验证、核数据协方差数据库制作、基于确定论和抽样方法的不确定度传递方法研究及程序开发、核数据(包括截面、瞬发裂变谱、散射角分布等)的不确定度传递以及时空瞬态计算中的不确定度量化等方面的研究进展,提出了COST先进抽样方法,并首次基于高保真数值反应堆程序量化了各类核参数的协方差在堆芯稳态和瞬态分析中的不确定度传递,对于数值反应堆的工程应用具有重要意义。

李子琦[9](2020)在《飞秒激光与低维材料及介电晶体相互作用及其应用》文中提出激光技术是20世纪人类最伟大的发明之一,在科研、工业、医疗、国防等众多领域有着广泛的应用。按照工作模式进行划分,激光可以分为连续激光和脉冲激光。得益于锁模技术的发展,在时间尺度上激光单脉冲的持续时间可被压缩到飞秒量级。相较于传统的连续激光,飞秒激光具有脉冲宽度极短、峰值功率极高以及覆盖频谱范围极广等特点。飞秒激光脉冲与凝聚态物质的超快相互作用,为解决当代物理、化学和生物等领域内的重大挑战提供了强有力的工具。飞秒激光与低维材料的相互作用为探索自然界的不同物质的物理化学性质提供了一种全新的工具途径。随着电子被限制在纳米尺度范围内运动,低维纳米材料,包括例如零维纳米颗粒、一维纳米管和二维层状材料等,表现出了三维体材料所不具备的反常物理性质。飞秒激光泵浦探测技术可以在飞秒量级实时地观测低维凝聚态系统中非平衡态的时间演化,其中包括载流子动力学、声子动力学、电荷密度波和自旋能谷特性。飞秒激光Z扫描光谱可以得到低维材料的三阶非线性光学参数(如饱和强度、调制深度),对脉冲激光的实现有着重要的指导作用。飞秒激光与介电晶体材料的相互作用打开了通向微型、多种功能集成光学器件的大门。作为集成光子学系统中的基本元件之一,光波导是由高折射率区域被低折射率区域包裹所构成的微结构通道,光信号在其中可以实现无衍射传输。作为波导器件的重要基质材料,介电晶体由于其具有种类丰富、功能多样等优点,被广泛应用于固态激光、非线性光学、量子光学等领域。近年来,利用飞秒激光对介电晶体进行直写从而制备光波导的研究引起了科研人员的广泛的关注。在飞秒激光与透明光学材料晶体相互作用过程中,飞秒激光脉冲的能量通过非线性吸收过程沉积到进入材料内部,引发局域性折射率改变,结合飞秒激光加工系统的优势,可以制备出不同类型的三维光波导结构。低维材料与介电晶体光波导的巧妙结合可以形成新型集成光学器件,如波导脉冲激光器。它们的结合方式主要有两种:一种是通过透射模式结合,另一种是通过倏逝场吸收来实现结合。由于在波导结构中,入射光被限制在微米量级的空间范围内传输,因此波导脉冲激光器具有高效率、体积小、可集成、稳定性高等优点。结合不同种类激光晶体、不同类型光波导和不同维度纳米材料,可以实现基于波导平台的不同光波段(可见光与近红外波段)和不同工作模式(调Q与锁模)的脉冲激光器,扩展了波导激光的应用范围。本论文的主要内容包括利用飞秒激光研究低维纳米材料的超快非平衡态动力学过程;利用飞秒激光研究低维纳米材料的非线性吸收性质;利用飞秒激光微加工技术直写光波导结构;利用离子注入技术在介电晶体材料中合成金属纳米颗粒以及光波导结构与低维纳米材料结合实现波导脉冲激光的产生。根据实验技术和选用纳米材料种类的不同,可以将本论文的主要研究内容和结果总结如下:半导体中的准粒子激发和多体相互作用是理解凝聚态物理和材料科学的基础,在光子技术中也有着巨大的应用潜力。利用化学气相沉积技术(Chemical vapor deposition,CVD),在石英基底上制备出大尺寸、高质量的二硒化钯(PdSe2)薄膜。通过超低波数拉曼实验,发现了 PdSe2具有与其他二维材料相比不同的反常层间的相互作用。通过飞秒激光脉冲触发PdSe2的非平衡态,观测到A激子的能带重整化效应,激子共振峰改变量达到了 180 meV。利用多体微扰理论,解释了飞秒激光激发的载流子诱导能带减少的物理规律。此外,利用飞秒激光脉冲相干地驱动PdSe2层间和层内的太赫兹(THz)量级原子振荡。其中,诱导的层内原子振荡频率为4.3 THz,层间相干声子振荡频率为0.35 THz。结合自由载流子的能带重整化效应,实现了对能带的4.3 THz的超高重复频率调制。通过宽带泵浦探测技术和第一性原理计算,构建了电子-声子、激子-声子耦合的直观的微观图像,揭示了层内和层间两种不同的相干声子与不同类型电子激发的耦合规律。利用低能银离子注入技术,在钒酸钇(YVO4)晶体内部制备球形银(Ag)纳米颗粒。通过截面透射电子显微镜和线性吸收谱,证明了嵌入式纳米颗粒的成功合成以及其具备的局域表面等离激元共振效应。基于飞秒激光瞬态吸收实验,揭示了 Ag:YVO4复合结构在可见光到近红外范围的载流子动力学过程。基于飞秒激光Z扫描光谱,证明了嵌入银纳米颗粒的复合结构在近红外波段具有优异的饱和吸收特性,可被应用于超快光开关。利用飞秒激光与YVO4晶体的相互作用,我们首次在Nd:YVO4晶体中制备了类光子晶格包层光波导,且波导区域的荧光特性得到了完好的保留。基于嵌入式纳米颗粒与光波导结构,实现了1μm波段调Q激光的产生,其峰值功率达到298 mW。具有高重复频率,特别是重复频率在1 GHz以上的锁模激光器在很多领域有着巨大的应用价值,比如精密计量学、超快非线性光谱学和高速光通信等。利用飞秒激光与YVO4晶体的相互作用,我们在Nd:YVO4晶体中制备了圆形的包层光波导结构。利用石墨烯、MoS2和Bi2Se3三种典型二维材料作为可饱和吸收体,在808 nm激光泵浦下的Nd:YVO4晶体光波导中实现了 6.5 GHz超高基频重复频率调Q锁模脉冲激光输出,三者信噪比均大于50 dB,最短脉冲宽度达到26 ps。探索具有优异非线性光学特性的新型二维材料将有助于提高波导脉冲激光的性能。基于新型的石墨烯/WS2异质结结构和飞秒激光直写的Nd:YVO4晶体光波导,我们实现了工作波长为1064 nm的高效被动调Q波导激光器,最大输出功率为275 mW,斜效率为37%。与相同条件下单一石墨烯或WS2饱和吸收体相比,基于石墨烯/WS2异质结的波导脉冲激光输出具有更高的脉冲能量和更高的斜效率;借助金属纳米颗粒对二维材料进行修饰,可以提升其光学性质和器件性能。利用激光液相烧蚀法在石墨烯表面合成了 Ag2S@Ag纳米复合材料。通过飞秒激光Z扫描光谱,Ag纳米颗粒修饰的石墨烯的非线性光学性能有了显着的提升,饱和强度降低了 56倍,调制深度增大了 19倍。基于更高的调制深度和更低的饱和强度,我们将其应用在Nd:YVO4包层光波导平台中,得到了更短的锁模脉冲;从理论和实验上系统性地研究了新型二维材料二硒化铼(ReSe2)的物理性质,并通过超快Z扫描技术发现其相比其他二维材料具有更低饱和强度和调制深度,这表明ReSe2更易于在波导平台中实现连续锁模脉冲。实验上,我们进一步实现了基于ReSe2被动连续锁模波导激光器,产生了脉宽为29 ps,工作频率为6.5 GHz的超高重复频率连续锁模脉冲激光。利用飞秒激光微纳加工技术,在偏硼酸钡(β-BBO)晶体中制备出微米量级不同尺寸的圆形包层光波导结构。基于端面耦合系统,测量了各个波导在400 nm与800 nm波长的传输损耗及近场光强分布。研究发现基于β-BBO晶体的包层光波导在400 nm与800 nm波长的TM偏振方向显示出良好的传输特性。在800 nm波长下,最小传输损耗为0.19 dB/cm,并且共聚焦显微拉曼技术展示出波导区域的物理性质得到了较好的保留。使用Rsoft(?)软件,模拟了光波导在400 nm与800 nm波长下的传输特性。利用全飞秒激光微加工的方式,在掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)晶体中制备出不同类型的脊型光波导,包含了分支角度不同的Y分支型光波导器件。实验表明,全飞秒激光制备的脊型光波导同时支持TE和TM偏振传输,且具有较低的传输损耗。基于MoSe2作为可饱和吸收体,将Y分支器件与单片波导脉冲激光器件相集成,实现了 1 μm波段的调Q锁模脉冲输出,重复频率高达7.7 GHz。

廖发娇[10](2020)在《汞与π相互作用本质及其量子化学计算方法研究》文中研究指明随着人们环保意识的不断增强,汞作为对全球性环境污染极其严重的有毒物质引起了人们的高度重视,如何减少汞污染物的生成及有效吸附将其污染性尽量控制在较小的范围内已成为科研的关注点之一。工业上,常用活性炭处理含汞的废气、废水、废渣等。活性炭的基本微晶是石墨,它是由无数个sp2杂化碳原子所构成的具有大π键的六角形平面网状微晶炭结构。同样,在石墨烯、碳纳米管新型纳米材料吸附剂中也存在着以sp2为主要杂化形式的离域大π键。这些低维碳纳米材料最重要的电子结构特征就是其广泛存在的离域π键,其与不同价态汞及其化合物非共价相互作用的关键问题之一是汞与π的相互作用。目前尚未见有关此领域系统的研究工作发表。本论文运用量子化学计算方法研究汞及其化合物与以离域π键体系为特征的活性炭石墨微晶、石墨烯、碳纳米管材料之间的Hg…π相互作用。全部研究工作主要分为两个部分:第一部分是通过建立相关小体系CCSD(T)/CBS标准值,对密度泛函理论(DFT)方法进行测试和评价,从而筛选出适合Hg…π相互作用的最佳DFT方法以应用于大体系结合能的计算。第二部分是采用二阶对称匹配微扰理论(SAPT2)方法对汞及其化合物与π键碳基纳米材料之间的相互作用能进行能量分解分析,进一步探讨汞与π相互作用的本质。为找到精确有效的DFT方法来计算Hg…π相互作用的结合能,我们首先选择了不同价态汞和苯、硼吖嗪基本单元的相互作用体系作为DFT方法的筛选。使用MP2/aug-cc-pVTZ方法优化几何结构,以高精度CCSD(T)/CBS的计算结果为标准值,选用多种应用较为广泛的DFT方法搭配def2-QZVP基组计算结合能与标准值比较。发现在众多密度泛函方法中ωB97M-V是适合于研究Hg…π相互作用最佳的DFT方法,并以该方法为基础计算了Hg0、Me2Hg、HgCl2、HgO不同价态汞与活性炭石墨微晶、石墨烯、碳纳米管等碳基纳米材料之间的结合能。计算结果表明:在活性炭石墨微晶、石墨烯、碳纳米管等低维碳纳米材料中,Hg0、Me2Hg、HgCl2、HgO与碳纳米管之间的相互作用最强,这与碳纳米管内壁四周对不同价态汞及其化合物的色散作用息息相关。而在这些π电子密度分布均匀的碳纳米材料与各种价态汞相互作用体系中,分子间的吸引作用主要依赖于色散作用,静电和诱导的贡献均未能起到主要作用,使得这些吸附材料的选择性不强,且吸附性能不高。这启发我们可以通过改变材料的均匀性或引入氧、氮、硫和卤素杂原子等方面对碳纳米材料进行修饰和改性,从而获得选择性好、吸附能力强,除汞效率高的汞吸附材料。从电子结构的层次揭示了汞与π的非共价相互作用的本质。本论文通过量子化学计算方法的理论探究,为实验工作者提供有力的参考信息,对相关领域的研究与开发具有重要价值。

二、微扰理论及其应用研究进展(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、微扰理论及其应用研究进展(论文提纲范文)

(1)基于高阶调制格式的相干光通信系统中非线性均衡技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 论文研究背景和意义
    1.2 非线性均衡技术的研究现状
        1.2.1 相位共轭法
        1.2.2 Volterra级数非线性均衡技术
        1.2.3 数字后向传播算法
        1.2.4 基于微扰理论的非线性均衡技术
        1.2.5 基于机器学习的非线性均衡技术
    1.3 论文的主要研究内容和创新点
    1.4 论文的组织结构
第二章 相干光通信系统
    2.1 引言
    2.2 相干光通信系统的高阶调制
        2.2.1 马赫增德尔调制器(MZM)及其工作原理
        2.2.2 I/Q调制器的结构及其工作原理
        2.2.3 高阶调制格式
    2.3 相干光通信系统中的信号损伤
        2.3.1 放大器自发辐射噪声
        2.3.2 激光器引入的频差和相位噪声
        2.3.3 光纤损耗
        2.3.4 色度色散
        2.3.5 偏振模色散
        2.3.6 光纤非线性效应
    2.4 相干检测技术
    2.5 数字信号处理技术
        2.5.1 IQ不平衡补偿和正交归一化
        2.5.2 色散补偿
        2.5.3 时钟恢复
        2.5.4 偏振解复用和偏振模色散补偿
        2.5.5 频偏估计
        2.5.6 载波相位恢复
    2.6 本章小结
第三章 相干光通信系统中非线性判决算法研究
    3.1 引言
    3.2 基于高斯混合聚类的非线性判决算法
        3.2.1 高斯混合聚类的基本原理
        3.2.2 基于高斯混合聚类的M-QAM信号非线性判决算法
        3.2.3 高斯混合-最小均方算法(MoG-Least Mean Square)
    3.3 实验验证与结果分析
        3.3.1 实验系统设置
        3.3.2 实验结果分析
    3.4 本章小结
第四章 相干光通信系统中基于神经网络的非线性均衡技术研究
    4.1 引言
    4.2 基于特征工程-深度神经网络(FE-DNN)的非线性均衡方案
        4.2.1 神经网络基本原理
        4.2.2 用于方形M-QAM信号的基于FE-DNN的非线性均衡方案
    4.3 基于双向门控循环单元神经网络的非线性均衡方案
        4.3.1 双向门控循环单元神经网络(Bi-GRU)架构
        4.3.2 用于M-QAM信号的基于Bi-GRU的非线性均衡方案
        4.3.3 复杂度分析
    4.4 基于双向长短期记忆神经网络-条件随机场的非线性均衡方案
        4.4.1 双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)架构
        4.4.2 条件随机场(CRF)基本原理
        4.4.3 用于M-QAM信号的基于Bi-LSTM-CRF的非线性均衡方案
        4.4.4 复杂度分析
    4.5 实验验证与结果分析
        4.5.1 实验系统设置
        4.5.2 实验结果与分析
    4.6 本章小结
第五章 相干光通信系统中基于微扰理论和回归算法的非线性均衡技术研究
    5.1 引言
    5.2 基于微扰理论和回归算法相结合的非线性均衡方案
        5.2.1 基于微扰理论的光纤传输模型
        5.2.2 线性回归基本原理
        5.2.3 支持向量回归(SVR)基本原理
        5.2.4 用于M-QAM信号的基于回归算法的非线性均衡算法
    5.3 实验验证与结果分析
        5.3.1 实验系统设置
        5.3.2 实验结果与分析
    5.4 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
附录: 缩略词列表
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录

(2)氢化物和硼化物超导体的理论设计与物性研究(论文提纲范文)

论文提要
abstract
第一章 绪论
    1.1 超导材料的研究现状
    1.2 高压对超导研究的重要性
    1.3 本文选题的目的及意义
第二章 理论依据
    2.1 密度泛函理论
        2.1.1 绝热近似
        2.1.2 哈特利-福克(Hartree-Fock)近似
        2.1.3 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.4 Kohn-Sham方程
        2.1.5 交换关联函数
        2.1.6 赝势平面波计算方法
    2.2 原子核的运动问题
        2.2.1 准简谐近似
        2.2.2 线性响应理论
        2.2.3 密度泛函微扰理论
    2.3 电声耦合和超导态
        2.3.1 电声相互作用
        2.3.2 Bardeen-Cooper-Schrieffer理论
        2.3.3 McMillan方程
    2.4 晶体结构预测
        2.4.1 粒子群优化算法
        2.4.2 CALYPSO结构预测方法
第三章 金属富氢化合物高压结构和物性的研究
    3.1 引言
    3.2 计算细节
    3.3 Ta-H体系的高压结构和物性的研究
        3.3.1 结果与讨论
        3.3.2 小结
    3.4 Th-H化合物高压超导电性的研究
        3.4.1 结果与讨论
        3.4.2 小结
    3.5 对比与总结
第四章 单层B2O的超导电性与力学性质
    4.1 研究背景
    4.2 计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 单层B2O的剥离能与稳定性
        4.3.2 单层B2O的力学性质
        4.3.3 单层B2O的超导电性
    4.4 总结
第五章 结论与展望
参考文献
作者简介
攻读研究生期间公开发表的学术论文
致谢

(3)高阶表面光栅DFB半导体激光器关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 DFB半导体激光器应用及分类
    1.2 DFB半导体激光器研究进展
        1.2.1 基于二次外延技术的DFB半导体激光器研究进展
        1.2.2 基于脊表面光栅的DFB半导体激光器研究进展
        1.2.3 基于侧向耦合光栅的DFB半导体激光器研究进展
    1.3 论文的主要内容
第2章 DFB半导体激光器理论
    2.1 DFB半导体激光器基本原理
    2.2 光栅耦合模理论
    2.3 本章小结
第3章 高阶脊表面光栅DFB半导体激光器
    3.1 半导体激光器外延结构设计及光栅特性研究
        3.1.1 1.06μm半导体激光器外延结构设计
        3.1.2 高阶脊表面光栅光反馈特性分析
    3.2 基于全息光刻的脊表面光栅DFB半导体激光器
        3.2.1 基于全息光刻的金属掩膜制备工艺
        3.2.2 基于全息光刻的脊表面光栅DFB半导体激光器工艺制备
        3.2.3 器件测试及分析
    3.3 基于紫外光刻的脊表面光栅DFB半导体激光器
        3.3.1 基于紫外光刻的脊表面光栅DFB半导体激光器工艺制备
        3.3.2 高阶脊表面光栅DFB半导体激光器测试及分析
    3.4 本章小结
第4章 侧向耦合非对称光栅DFB半导体激光器
    4.1 侧向耦合非对称光栅特性分析
        4.1.1 侧向耦合非对称光栅耦合特性分析
        4.1.2 侧向耦合非对称光栅光场特性分析
    4.2 侧向耦合非对称光栅DFB半导体激光器制备及测试
        4.2.1 侧向耦合非对称光栅DFB半导体激光器工艺制备
        4.2.2 侧向耦合非对称光栅DFB半导体激光器测试及分析
    4.3 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论及创新点
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢

(4)掺锗二氧化硅光纤的物性调控研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 掺锗二氧化硅光纤研究概述
        1.1.1 掺锗二氧化硅光纤材料简介
        1.1.2 掺锗二氧化硅光纤实验研究进展
        1.1.3 掺锗二氧化硅光纤计算研究进展
    1.2 掺锗二氧化硅光纤缺陷研究进展
        1.2.1 掺锗二氧化硅光纤的缺陷概述
        1.2.2 氧空位缺陷研究进展
        1.2.3 杂质粒子缺陷研究进展
    1.3 掺锗二氧化硅光纤物性研究进展
    1.4 研究进展小结及本论文概述
    1.5 本论文的结构安排
    参考文献
第二章 理论基础和计算方法
    2.1 密度泛函理论
        2.1.1 薛定谔方程
        2.1.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.3 Kohn-Sham方程
    2.2 常见交换关联泛函近似
        2.2.1 局域密度近似(LDA)
        2.2.2 广义梯度近似(GGA)
        2.2.3 杂化密度泛函
    2.3 多体微扰理论
        2.3.1 准粒子方程与GW近似
        2.3.2 随机相位近似(RPA)
        2.3.3 Bethe-Salpeter方程(BSE)
    2.4 过渡态搜索
    2.5 含时密度泛函理论TDDFT
    参考文献
第三章 掺锗二氧化硅光纤结构优化研究
    3.1 研究背景及研究方法
    3.2 掺锗二氧化硅光纤的结构优化研究
        3.2.1 掺锗二氧化硅光纤结构几何性质及稳定性
        3.2.2 掺锗二氧化硅光纤缺陷几何性质及稳定性
    3.3 掺锗二氧化硅光纤氧空位缺陷研究
        3.3.1 锗氧空位缺陷几何结构及稳定性
        3.3.2 环状结构中锗氧空位缺陷几何性质
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 掺锗二氧化硅光纤杂质粒子缺陷研究
    4.1 研究背景及研究方法
    4.2 锗掺杂缺陷结构性质研究
        4.2.1 锗掺杂缺陷结构几何性质
        4.2.2 锗掺杂缺陷结构电子结构性质
        4.2.3 锗掺杂缺陷结构光学性质分析
    4.3 铝掺杂二氧化锗缺陷结构研究
        4.3.1 铝掺杂二氧化锗缺陷几何性质及稳定性
        4.3.2 铝掺杂二氧化锗缺陷光学和电子性质
        4.3.3 铝掺杂二氧化锗缺陷折射率性质分析
    4.4 氟掺杂二氧化锗缺陷结构研究
        4.4.1 氟掺杂二氧化锗缺陷几何性质
        4.4.2 氟钝化氧空位缺陷转化机制及稳定性
        4.4.3 氟掺杂二氧化锗缺陷折射率及光学性质
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 掺铈-锗二氧化硅光纤的物性研究
    5.1 研究背景及研究方法
    5.2 掺铈-锗二氧化硅光纤几何结构及稳定性
    5.3 掺铈-锗二氧化硅光纤前线分子轨道分析
    5.4 掺铈-锗二氧化硅光纤吸收和发光特性分析
    5.5 本章小结
    参考文献
第六章 论文总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 未来工作展望
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文

(5)新型过渡金属化合物电子和激发态性质的研究和调控(论文提纲范文)

摘要
Abstract
符号说明
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 过渡金属化合物的发展和应用
    1.3 过渡金属二硫化物的性质调控
        1.3.1 内建电场对TMDs异质和同质双层性质的调控
        1.3.2 缺陷及形貌调控对TMDs单层性质的调控
    1.4 新型二维过渡金属化合物性质研究及其应用
    1.5 本论文的研究内容与主要结论
    参考文献
第二章 理论计算方法及计算软件介绍
    2.1 密度泛函理论
        2.1.1 多粒子体系薛定谔方程
        2.1.2 Born-Oppenheimer近似
        2.1.3 Hartree-Fock自洽场方法
        2.1.4 Tomas-Fermi模型
        2.1.5 Hobenberg-Kohn定理
        2.1.6 Kohn-Sham方程
        2.1.7 交换关联泛函
    2.2 多体微扰理论
        2.2.1 准粒子近似格林函数
        2.2.2 多体微扰理论的GW近似
        2.2.3 双粒子格林函数的Bethe-Salpeter equation
    2.3 非绝热分子动力学
        2.3.1 经典Ehrenfest方法
        2.3.2 面跳跃方法
    2.4 非平衡格林函数方法在量子输运中的应用
        2.4.1 开放系统中的密度矩阵
        2.4.2 电极的自能计算
    2.5 第一性原理计算软件包
    参考文献
第三章 内建电场对双层TMDs材料电子和激发态的调控
    3.1 Janus-MoSSe异质结中内建电场引起的内禀暗激子
        3.1.1 实验和理论研究背景
        3.1.2 计算方法和模型
        3.1.3 结果和讨论
        3.1.4 小结
        参考文献
    3.2 Janus-MoSSe同质结中的超长激子寿命
        3.2.1 实验和理论研究背景
        3.2.2 计算方法和模型
        3.2.3 结果和讨论
        3.2.4 小结
        参考文献
第四章 缺陷对TMDs单层电子和激发态的影响
    4.1 Janus-MoSSe单层中空位缺陷对其激发态的影响
        4.1.1 实验和理论研究背景
        4.1.2 计算方法和模型
        4.1.3 结果和讨论
        4.1.4 小结
        参考文献
    4.2 褶皱过渡金属二硫化物中的激子调控
        4.2.1 实验和理论研究背景
        4.2.2 计算方法和模型
        4.2.3 结果和讨论
        4.2.4 小结
        参考文献
第五章 新型TMCs材料的性质及应用
    5.1 五角晶格PdSe_2在光催化的应用及其激发态动力学
        5.1.1 实验和理论研究背景
        5.1.2 计算方法和模型
        5.1.3 结果和讨论
        5.1.4 小结
        参考文献
    5.2 Ⅵ_3双层鲁棒的铁磁性以及自旋阀器件应用
        5.2.1 实验和理论研究背景
        5.2.2 计算方法和模型
        5.2.3 结果和讨论
        5.2.4 小结
        参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 主要结论与创新点
    6.2 展望
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录和获奖等情况
附录: 攻读博士学位期间所发表的英文论文(原文)
学位论文评阅及答辩情况表

(6)基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 激光器频率分裂研究进展
        1.2.1 激光频率分裂机理研究进展
        1.2.2 激光频率分裂应用研究进展
    1.3 光学材料双折射测量研究进展
        1.3.1 现有折射率测量方法
        1.3.2 光纤中的双折射测量
    1.4 本文主要研究内容
第二章 多纵模光纤激光器频率分裂机理
    2.1 多纵模光纤激光器的频率分裂
    2.2 频率分裂双折射叠加模型
        2.2.1 激光各向异性腔
        2.2.2 光纤激光器中的双折射叠加模型
    2.3 多纵模拍频信号展宽机理
        2.3.1 多纵模激光器模式牵引效应
        2.3.2 多纵模拍频信号展宽机理
    2.4 多纵模拍频频域演化
        2.4.1 多纵模激光器非稳机理
        2.4.2 多纵模频率分裂拍频频域演化
    2.5 本章小结
第三章 线形半外腔光纤激光双折射测量
    3.1 频率分裂法测量插入器件双折射机理
    3.2 半外腔光纤激光器频率分裂测量系统
        3.2.1 插入器件的双折射
        3.2.2 力加载装置设计
        3.2.3 半外腔光纤激光器设计
    3.3 半外腔插入型器件线性双折射测量
        3.3.1 半外腔光纤激光器空腔频率分裂
        3.3.2 插入型器件双折射仿真及叠加频率分裂测量
        3.3.3 插入型器件近红外应力光学常数
    3.4 半外腔插入型器件厚度/折射率测量
        3.4.1 半外腔插入型器件厚度/折射率测量机理
        3.4.2 半外腔插入型器件厚度/折射率测量系统
        3.4.3 波片的厚度/折射率测量
    3.5 半外腔频率分裂光纤激光双折射测量系统误差分析
        3.5.1 激光器波长漂移误差
        3.5.2 插入器件对正误差
        3.5.3 测量环境温度漂移误差
        3.5.4 长时间测量重复稳定性
    3.6 本章小结
第四章 抛磨光纤腔外调制等效双折射测量
    4.1 非对称光纤本征双折射产生机理
    4.2 侧面抛磨光纤等效双折射外部调制及仿真
        4.2.1 阶跃折射率光纤等效平板分层波导模型
        4.2.2 侧面抛磨光纤等效双折射外部调制仿真
        4.2.3 抛磨光纤外调制双折射叠加模型
    4.3 抛磨光纤腔的频率分裂外调制等效双折射测量系统
        4.3.1 侧面抛磨光纤器件制备
        4.3.2 激光器腔镜光栅设计与刻写
        4.3.3 抛磨光纤腔的频率分裂外调制等效双折射测量系统
    4.4 基于抛磨光纤腔频率分裂的实时液体折射率测量实验
        4.4.1 抛磨光纤腔频率分裂液体折射率测量标定
        4.4.2 抛磨光纤腔频率分裂葡萄糖溶液折射率及浓度测量
        4.4.3 抛磨光纤腔频率分裂液体热光系数测量
    4.5 本章小结
第五章 全光纤扭转腔圆双折射测量
    5.1 光纤波导激光器圆双折射产生机理及仿真
        5.1.1 扭转光纤中圆双折射的产生机理
        5.1.2 扭转光纤激光器中圆双折射与线形双折射的分离
        5.1.3 全光纤扭转腔激光器中的琼斯矩阵
    5.2 全光纤扭转腔圆双折射测量
        5.2.1 全光纤扭转腔圆双折射仿真
        5.2.2 全光纤扭转腔圆双折射测量系统
        5.2.3 圆双折射分离及扭转角度测量
    5.3 扭转与拉伸双参量测量
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况

(7)基于二氧化硅的功能材料设计和物性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 二氧化硅材料简述
    1.2 二氧化硅功能材料研究概述
    1.3 三类二氧化硅功能材料的研究进展
        1.3.1 熔石英缺氧缺陷研究进展
        1.3.2 掺铋光纤低价铋粒子研究进展
        1.3.3 铝/二氧化硅界面研究进展
    1.4 研究进展总结及本论文概述
    1.5 本论文结构安排
    参考文献
第二章 理论基础和计算方法
    2.1 密度泛函理论
        2.1.1 Schrodinger方程
        2.1.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.3 Kohn-Sham方程
    2.2 常见的交换关联泛函
        2.2.1 局域密度近似
        2.2.2 广义梯度近似
        2.2.3 杂化密度泛函
    2.3 多体微扰理论
        2.3.1 多体微扰理论
        2.3.2 准粒子近似
        2.3.3 随机相位近似
        2.3.4 Bethe-Salpeter方程
    2.4 分子动力学
        2.4.1 经典分子动力学
        2.4.2 第一性原理分子动力学
    2.5 含时密度泛函理论
    2.6 过渡态搜索
    2.7 平面波原子轨道投影法
    参考文献
第三章 熔石英缺氧缺陷的物性研究
    3.1 研究背景及方法
    3.2 熔石英中ODC(Ⅰ)缺陷的有序性研究
        3.2.1 结构设计及稳定性分析
        3.2.2 ODC(Ⅰ)缺陷的电荷特性
        3.2.3 ODC(Ⅰ)缺陷的电子和光学性质
    3.3 熔石英缺氧缺陷的聚集和吸附特性
        3.3.1 ODC(Ⅰ)缺陷聚集的结构设计
        3.3.2 ODC(Ⅰ)缺陷聚集的光学性质
        3.3.3 E'心缺陷对F/Cl原子的吸附特性
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 掺铋石英光纤低价态铋粒子发光特性研究
    4.1 研究背景及方法
    4.2 掺铋石英光纤中三价铋发光特性研究
        4.2.1 三价铋模型设计
        4.2.2 三价铋的前线分子轨道分析
        4.2.3 三价铋的发光特性
    4.3 掺铋石英光纤中一价铋发光特性研究
        4.3.1 一价铋模型设计
        4.3.2 SiOBi结构的发光特性
        4.3.3 SiBi结构的发光特性
        4.3.4 间隙Bi_2O结构的发光特性
    4.4 掺铋石英光纤铋粒子价态转换机制研究
        4.4.1 价态转换模型设计
        4.4.2 环状结构对价态转换机制的影响
        4.4.3 氧原子对价态转换机制的影响
        4.4.4 二价铋缺陷中心的近红外发光特性
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 铝/二氧化硅界面的介电击穿特性研究
    5.1 研究背景及方法
    5.2 铝/二氧化硅界面模型的基本物性研究
        5.2.1 界面模型设计和稳定性
        5.2.2 界面模型的静电势偏移
        5.2.3 界面模型的介电击穿特性
        5.2.4 界面模型的电荷转移特性
    5.3 铝/二氧化硅界面模型的转换机制研究
        5.3.1 界面模型的转换途径
        5.3.2 转换后模型的形成能变化
        5.3.3 转换后模型的静电势变化
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 论文总结及展望
    6.1 论文总结
    6.2 未来工作展望
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文

(9)飞秒激光与低维材料及介电晶体相互作用及其应用(论文提纲范文)

中文摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    参考文献
第二章 理论基础和实验方法
    2.1 低维纳米材料与介电晶体材料
    2.2 飞秒激光与低维纳米材料的相互作用
    2.3 飞秒激光与介电晶体的相互作用
    2.4 基于光波导平台的紧凑型激光器
    参考文献
第三章 二维材料的准粒子超快动力学研究及太赫兹能带调制器
    3.1 二维层状二硒化钯材料的制备及基础表征
    3.2 飞秒激光诱导能带重整化及太赫兹相干声子振荡
    参考文献
第四章 嵌入式金属纳米颗粒的光学性质及在近红外光开关的应用
    4.1 离子注入制备嵌入式金属纳米颗粒及光学特性研究
    4.2 基于嵌入式纳米颗粒与飞秒直写光波导的波导激光器
    参考文献
第五章 飞秒激光写入YVO_4包层光波导及超高重复频率激光性能研究
    5.1 基于石墨烯、MoS_2、Bi_2Se_3饱和吸收体的6.5 GHz调Q锁模波导激光
    5.2 基于WSe_2饱和吸收体的6.5 GHz调Q锁模波导激光
    参考文献
第六章 新型二维材料的超快非线性光学特性及在波导激光中的应用
    6.1 Graphene/WS_2二维异质结的非线性光学性质及其在调Q激光中的应用
    6.2 Ag纳米颗粒修饰对Graphene的非线性光学响应增强及其应用
    6.3 基于ReSe_2新型可饱和吸收体的连续锁模波导激光器
    参考文献
第七章 飞秒激光写入Nd:YAG晶体光波导及在脉冲激光器中的应用
    7.1 基于Nd:YAG包层波导与新型二维材料PtSe_2的8.8 GHz脉冲激光器
    7.2 飞秒激光烧蚀制备Nd:YAG脊型光波导及在波导激光中的应用
    参考文献
第八章 飞秒激光写入β-BBO晶体包层光波导的研究
    8.1 实验过程
    8.2 结果与讨论
    8.3 小结
    参考文献
第九章 总结与展望
    9.1 总结
    9.2 主要创新点
    9.3 展望
致谢
攻读博士学位期间的学术成果及获得的奖励
    学术论文
    发明专利
    参加的国内及国际会议
    获得的荣誉、奖励:
附三篇已发表论文
学位论文评阅及答辩情况表

(10)汞与π相互作用本质及其量子化学计算方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 汞污染现状及危害
    1.2 主要吸附剂研究进展
        1.2.1 活性炭吸附剂
        1.2.2 新型纳米材料吸附剂
    1.3 研究现状
    1.4 研究目的及意义
    1.5 研究内容概述
第二章 理论基础
    2.1 Hartree-Fock-Roothaan方程
    2.2 微扰理论
    2.3 耦合簇理论
    2.4 密度泛函理论
    2.5 对称匹配微扰理论
    2.6 基函数重叠误差与均衡校正法
第三章 标准体系的确定与计算方法筛选
    3.1 π体系模型的构建
    3.2 计算过程简述
    3.3 密度泛函方法的筛选
        3.3.1 标准体系的确定
        3.3.2 CCSD(T)/CBS计算
        3.3.3 DFT方法的选择
    3.4 本章小结
第四章 汞与π相互作用理论研究
    4.1 单体分子的静电势图
    4.2 稳定几何构型
    4.3 体系的结合能
    4.4 相互作用本质分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
致谢
附录

四、微扰理论及其应用研究进展(论文参考文献)

  • [1]基于高阶调制格式的相干光通信系统中非线性均衡技术研究[D]. 刘欣雨. 北京邮电大学, 2021(01)
  • [2]氢化物和硼化物超导体的理论设计与物性研究[D]. 李鹤飞. 吉林大学, 2021(01)
  • [3]高阶表面光栅DFB半导体激光器关键技术研究[D]. 刘莹. 长春理工大学, 2021(02)
  • [4]掺锗二氧化硅光纤的物性调控研究[D]. 关晓宁. 北京邮电大学, 2021(01)
  • [5]新型过渡金属化合物电子和激发态性质的研究和调控[D]. 龙晨. 山东大学, 2021(11)
  • [6]基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究[D]. 陈恺. 合肥工业大学, 2021(02)
  • [7]基于二氧化硅的功能材料设计和物性研究[D]. 贾宝楠. 北京邮电大学, 2021(01)
  • [8]高保真数值核反应堆不确定度量化方法研究进展[J]. 曹良志,邹晓阳,刘宙宇,万承辉,吴宏春. 核动力工程, 2021(02)
  • [9]飞秒激光与低维材料及介电晶体相互作用及其应用[D]. 李子琦. 山东大学, 2020
  • [10]汞与π相互作用本质及其量子化学计算方法研究[D]. 廖发娇. 贵州大学, 2020(01)

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微扰理论及其应用研究进展
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