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光电调控的磁性WSe_(2)超晶格中的自旋和谷极化输运

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北京师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 9-20页

作者：罗国忠忻州师范学院物理系山西忻州

基于磁性WSe_(2)超晶格系统,探讨了非共振圆偏振光与栅极电压及其对隧穿、谷极化及自旋极化的影响;发现了单层WSe_(2)的弹道输运操纵,以及基于磁性WSe_(2)的NM-FM-NM结的周期性阵列量子输运的调控.结果表明:通过增加势垒的数量,圆偏振... 详细信息

基于磁性WSe_(2)超晶格系统,探讨了非共振圆偏振光与栅极电压及其对隧穿、谷极化及自旋极化的影响;发现了单层WSe_(2)的弹道输运操纵,以及基于磁性WSe_(2)的NM-FM-NM结的周期性阵列量子输运的调控.结果表明:通过增加势垒的数量,圆偏振光临界值可消除透射能隙;圆偏振光和栅极电压可视为一个透射阀,也可用于控制自旋和谷极化的敏感旋钮.发现了在WSe_(2)超晶格中的克莱因隧穿是自旋-谷相关的;自旋-谷极化可以利用栅极电压和圆偏振光来调整和转换.

关键词：磁性WSe_(2) 超晶格圆偏振光栅极电压自旋输运谷极化输运

融合改进A^(*)算法和优化动态窗口法的路径规划

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计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 184-195页

作者：邹文韩丙辰李鹏飞田剑锋太原师范学院计算机系山西晋中030619 太原师范学院物理系山西晋中030619

针对传统A^(*)算法在栅格数量较多时存在折点多、耗时长,以及动态窗口法在复杂环境下灵活性差的问题,提出一种融合改进A^(*)算法和优化动态窗口法的路径规划算法。首先,在传统栅格地图上建立一层粒度值更大的拓扑层地图,接着将拓扑层规... 详细信息

针对传统A^(*)算法在栅格数量较多时存在折点多、耗时长,以及动态窗口法在复杂环境下灵活性差的问题,提出一种融合改进A^(*)算法和优化动态窗口法的路径规划算法。首先,在传统栅格地图上建立一层粒度值更大的拓扑层地图,接着将拓扑层规划出的路径在栅格地图上进行优化,删除冗余节点、提高路径平滑度。通过增加机器人在不同场景下的运动状态来优化动态窗口法。最后,将全局规划的关键点作为局部规划的临时目标点,实现两种算法的融合。通过对比试验,证明融合算法不仅保证了全局路径较优而且减少了折点数、耗费时间,还提高了机器人在动态环境下路径的平滑度和灵活性。

关键词：移动机器人路径规划改进A^(*)算法优化动态窗口法

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基于人脸识别的服药模拟装置

现代电子技术 2024年第7期47卷 177-180页

作者：吴双娥冉贵龙王锦荣程子源杨雨欣赵雁伟李元康懿吕梁学院物理系山西吕梁033001

老龄群体伴随着全国老龄化速度的加快而逐渐扩大,老年人容易患有各种疾病,每天需要吃各种各样的药物,时常会有忘记吃药、吃错药或反复吃药的状况。当前市场上的服药提醒器缺少集人脸识别出药、红外检测、WiFi信息传输于一体的装置。为... 详细信息

老龄群体伴随着全国老龄化速度的加快而逐渐扩大,老年人容易患有各种疾病,每天需要吃各种各样的药物,时常会有忘记吃药、吃错药或反复吃药的状况。当前市场上的服药提醒器缺少集人脸识别出药、红外检测、WiFi信息传输于一体的装置。为解决上述问题,文中设计了基于人脸识别的服药模拟装置。该装置使用OpenMV摄像头实现对人脸对象的识别,识别成功后输出人脸序列号,依据人脸序列号控制舵机出药。红外检测药物取服情况,WiFi模块将服药信息传输到对应网址上,用户可以自己使用手机登录网址查看用药信息。该装置能够有效地解决老人不能按时服药、服错药等问题,并且其结构简单、成本低廉,适用于家庭、养老院、社区等多个场景,能充分满足当前智能药盒市场的需求。

关键词：人脸识别自动出药 WiFi互联红外检测单片机老人取药装置

基于里德伯原子Stark效应射频电场测量灵敏度研究

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物理学报 2024年第9期73卷 88-94页

作者：韩小萱孙光祖郝丽萍白素英焦月春太原师范学院物理系晋中030619 太原学院材料与化学工程系太原030032 山西师范大学物理与信息工程学院太原030031 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006

里德伯原子极化率大,在外加电场作用下原子能级发生Stark分裂和频移,可实现里德伯原子高灵敏电场传感器的研究.采用Shirley的简化不含时Floquet哈密顿量模型,计算了Cs里德伯原子的AC Stark能谱,修正后与实验上测得的弱场中Cs里德伯原子... 详细信息

里德伯原子极化率大,在外加电场作用下原子能级发生Stark分裂和频移,可实现里德伯原子高灵敏电场传感器的研究.采用Shirley的简化不含时Floquet哈密顿量模型,计算了Cs里德伯原子的AC Stark能谱,修正后与实验上测得的弱场中Cs里德伯原子的DC Stark离子能谱拟合,在获得60D_(5/2)和70D_(5/2)里德伯原子态极化率αDC的同时实现低频弱场灵敏度的计算.并计算了Cs里德伯原子60D_(5/2)态频率在0—500 GHz范围内振荡电场中的AC Stark能级频移量,对里德伯原子传感器在其宽光谱范围内的灵敏度进行定量分析,实现任意场频率最佳灵敏度的计算,为里德伯原子传感器的研究提供理论基础.

关键词： AC Stark效应里德伯传感器 Floquet模型

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特丁基对苯二酚的密度泛函理论计算及红外光谱分析

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原子与分子物理学报 2025年第2期 39-46页

作者：张竺立逯美红高鹏慧王志军长治学院物理系

特丁基对苯二酚(Tert-butylhydroquinone, TBHQ)是一种常见的新型合成抗氧化剂，可以被用来延长食物的保质期，但过量使用会危害健康.目前的检测方法中振动光谱技术具有无损快速的优点，因此采用密度泛内涵理论与振动光谱技术相结合的... 详细信息

特丁基对苯二酚(Tert-butylhydroquinone, TBHQ)是一种常见的新型合成抗氧化剂，可以被用来延长食物的保质期，但过量使用会危害健康.目前的检测方法中振动光谱技术具有无损快速的优点，因此采用密度泛内涵理论与振动光谱技术相结合的研究方法可以为TBHQ的检测提供理论依据和参考.理论上，基于密度泛函理论DFT(RB3LYP)的三参数混合方法以及6-31G(d, p)和6-311++G(d, p)基组对TBHQ分子空间结构进行优化，给出了TBHQ的键长、键角和二面角等空间结构参数值，确定该分子空间构型为非平面结构.采Multiwfn和VMD程序计算并分析TBHQ分子的前线轨道和静电势，预测了该分子的反应活性位点，得出苯环和酚羟基的反应活性最强. TBHQ分子静电势最小值位于酚羟基的O原子附近，最大值位于酚羟基的H原子附近.亲电试剂和亲核试剂通过静电作用将与酚羟基发生作用.实验上，利用傅里叶变换红外光谱仪对TBHQ分子进行检测，然后在优化结构的基础上计算TBHQ分子的理论红外光谱.将得到的理论红外光谱与实验采集的数据进行对比，呈现出较好的一致性.理论计算结果可见TBHQ分子在0-2000 cm-1和2000-4000 cm-1范围两个区域有明显的红外活性，前者主要是指纹区的振动，后者是官能团的振动；从计算结果还可以明显看出943.9 cm-1为叔丁基C-C伸缩振动以及C-H面外弯曲振动.由于-OH极性基团的取代，在1278.3 cm-1、1307.1 cm-1、1439.1 cm-1、1587.5 cm-1处出现了较强的骨架振动吸收峰和酚羟基-OH面内弯曲振动模式.这些均可作为TBHQ分子的特征峰.这为理解TBHQ的作用机理提供了重要信息，也为食品添加剂的检测研究提供了理论依据.

关键词：特丁基对苯二酚红外光谱密度泛函理论静电势前线分子轨道

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基于压缩态的一维连续变量测量设备无关方案

量子光学学报 2024年第2期30卷 45-57页

作者：刘文元白建东颉琦靳晶晶刘泽慧中北大学半导体与物理学院物理系山西太原030051

测量设备无关协议有效消除了系统中关于探测端的侧信道攻击。一维调制相干态的连续变量量子密钥分发协议具有调制过程简单,成本低和消耗随机数少等特点,其实现条件相比于二维高斯调制更加简单。为了简化实验系统,同时保证较高的安全密... 详细信息

测量设备无关协议有效消除了系统中关于探测端的侧信道攻击。一维调制相干态的连续变量量子密钥分发协议具有调制过程简单,成本低和消耗随机数少等特点,其实现条件相比于二维高斯调制更加简单。为了简化实验系统,同时保证较高的安全密钥速率和传输距离,本文在连续变量量子密钥分发基础上,结合测量设备无关和一维调制相干态协议,提出了基于压缩态的一维调制连续变量测量设备无关协议,详细分析了此方案的实际安全性能,包括传输距离对称和非对称情况。数值仿真结果表明,通过调整调制方差Vm和压缩参数r获得较高安全密钥速率和传输距离,同时分析了加入光源噪声和探测噪声对该方案安全性能的影响机制。这些结果为该方案实验实现提供了理论依据,为进一步简化连续变量量子密钥分发系统实验实现,降低成本,推动系统实用化进程提供了有效途径。

关键词：连续变量量子密钥分发测量设备无关一维高斯调制压缩态

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CdSe/ZnS量子点和量子点-受体分子复合物的超快动力学研究

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 56-61页

作者：白西林彭越张雪东葛晶山西师范大学物理与信息工程学院山西太原030031 山西省光谱测量与分析重点实验室山西太原030031

量子点(QD)作为一种新型的半导体纳米发光材料,由于其独特的光学性质,如发光颜色可调、尺寸可调、激发光谱宽和发射光谱窄等优点,自被发现以来一直备受关注。相比于单量子点而言,核/壳量子点更为优异的光学性能使其成为光伏器件应用中... 详细信息

量子点(QD)作为一种新型的半导体纳米发光材料,由于其独特的光学性质,如发光颜色可调、尺寸可调、激发光谱宽和发射光谱窄等优点,自被发现以来一直备受关注。相比于单量子点而言,核/壳量子点更为优异的光学性能使其成为光伏器件应用中的理想材料,例如在量子点敏化太阳能电池中,Ⅰ型核/壳量子点太阳能电池器件表现出更高的稳定性和转换效率。然而,界面电荷转移和电荷复合过程如何影响器件性能一直是大家关注的焦点,相关方面认知的匮乏阻碍了量子点光伏器件的进一步发展。为了对电荷转移(CT)和复合过程有更加清晰的认识,通过利用飞秒时间分辨瞬态吸收(TA)光谱和量子化学计算相结合的方法,对Ⅰ型CdSe/ZnS核/壳量子点和三种量子点-电子受体分子(如1-氯蒽醌(1-CAQ)、蒽醌(AQ)和甲基紫(MV^(2+)))复合物的载流子动力学进行了全面而细致的研究。通过光谱分析表明,QD-MV^(2+)复合物发生了最快的电子转移(ET)和俄歇复合(AR)过程,并且ET速率与AR速率呈正相关关系。此外,根据Marcus ET理论和密度泛函理论计算,证明了电子受体的带隙和给受体之间的能级差作为驱动力是共同影响ET速率的关键因素。该研究为电子受体的选择提供了新的见解,对光伏器件的改进设计具有重要的指导意义。

关键词：量子点瞬态吸收光谱密度泛函理论电子转移

一维接触排斥相互作用单自旋翻转费米气体的基态和淬火动力学性质

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物理学报 2024年第2期73卷 76-88页

作者：尹相国于海如郝亚江张云波山西大学理论物理研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室极端光学协同创新中心太原030006 北京科技大学物理系理论物理研究所北京100083 浙江理工大学物理系浙江省光场调控重点实验室杭州310018

基于严格解方法,研究了一维排斥相互作用单自旋翻转费米气体的基态和淬火动力学性质.借助Bethe波函数,基态和不同本征态之间的单体关联函数和两体关联函数可以表示为简单函数之和,这一简洁形式可以极大地降低计算难度.系统初始状态为无... 详细信息

基于严格解方法,研究了一维排斥相互作用单自旋翻转费米气体的基态和淬火动力学性质.借助Bethe波函数,基态和不同本征态之间的单体关联函数和两体关联函数可以表示为简单函数之和,这一简洁形式可以极大地降低计算难度.系统初始状态为无相互作用的基态,当迅速把相互作用强度调节为有限大时,动量分布和关联函数出现周期性的振荡行为;当相互作用调节为比较弱时,振荡周期性好且振荡幅度小,系统可以用二能级模型近似;当相互作用调为非常强时,振荡周期性变差且振荡幅度大,但是依然存在主周期.此时整体偏离初态较远,但是在时间为mL^(2)/(2πh)时系统非常接近初态.

关键词：一维费米气体动量分布关联函数淬火动力学

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高功率单共振光学参量振荡器的输出特性研究

中国激光 2024年第8期51卷 176-184页

作者：聂丹丹戚蒙李渊骥冯晋霞张宽收太原师范学院物理系山西晋中030619 山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西太原030006 山西大学极端光学协同创新中心山西太原030006

研究了在高抽运功率下,单共振光学参量振荡器(SRO)腔型对其输出特性的影响。在理论分析的基础上,实验搭建了基于掺杂氧化镁的周期性极化铌酸锂(MgO∶PPLN)晶体的两镜驻波腔和四镜环形腔SRO。驻波腔SRO的阈值抽运功率为3.2 W,当抽运光功... 详细信息

研究了在高抽运功率下,单共振光学参量振荡器(SRO)腔型对其输出特性的影响。在理论分析的基础上,实验搭建了基于掺杂氧化镁的周期性极化铌酸锂(MgO∶PPLN)晶体的两镜驻波腔和四镜环形腔SRO。驻波腔SRO的阈值抽运功率为3.2 W,当抽运光功率为14.2 W时,信号光和闲频光功率分别为5.2 W和2.2 W。当抽运光功率大于15 W时,驻波腔SRO输出功率的实测值随抽运光功率的增大而减小,与理论预测偏差较大。环形腔SRO的阈值抽运功率为7.2 W,当抽运光功率为25 W时,信号光和闲频光功率分别为8.1 W和3.6 W。环形腔SRO输出功率的实测值和理论预测基本一致。驻波腔及环形腔SRO输出的信号光在2 h内的功率波动分别优于±2.76%和±2.53%,驻波腔及环形腔SRO输出的闲频光在2 h内的功率波动分别优于±1.24%和±1.19%。驻波腔及环形腔SRO输出信号光的长期频率漂移分别优于±40 MHz及±28 MHz。

关键词：非线性光学单共振光学参量振荡器连续单频红外激光高功率环形腔