中心外缺陷对带隙型光子晶体光纤色散特性的影响

利用时域有限差分法(FDTD)模拟仿真了在中心缺陷外出现点缺陷、空气柱位错和内层空气柱发生形变三种缺陷形态对光子带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)色散特性的影响.发现一方面缺陷的出现会使色散曲线趋于平坦,另一方面点缺陷和位错缺陷的出现会使零色散点向长波移动,内层空气柱的形变使零色散点向短波长移动.这对PBG-PCF的实际生产实践会有指导意义.     

双包层多芯光子晶体光纤自相干合成的数值分析与实验

依据耦合模理论分析了双包层多芯光子晶体光纤的超模模场特性,通过倏逝波对7束光的相位调节,可实现相干合成,激光亮度得到很大提高.利用相干合成原理对双包层多芯光子晶体光纤的出射光相干功率密度进行了分析与测量,对此种结构的光子晶体光纤实现自相干合成提出了理论和实验依据.     

一种胶体光子晶体修饰的光纤

设计了一种胶体光子晶体修饰的光纤. 采用恒温快速蒸发法直接在经切割刀处理后的光纤端面生长胶体晶体,再与另一根切割后的光纤在毛细玻璃管中完成对接,制备成胶体光子晶体修饰的光纤. 用扫描电子显微镜和光谱分析仪对样品的形貌、结构以及光学特性进行分析. 实验结果表明,粒径为640 nm、体积分数约为0.5%的SiO₂胶体微球溶液在60 ℃的情况下沉积,大约12 h后可得到质量较高的胶体光子晶体. 在SEM下,观察到端面的胶体晶体为面心立方(fcc)结构. 透射光谱证明,该结构在(111)面上     

广义帕雷托分布在波浪极值推算中的应用

以CCMP风场(1988年1月~2010年12月)为驱动,本文采用第三代海浪数值模式SWAN对中国海海区进行风浪场的数值模拟,并利用浮标资料对驱动风场和计算有效波高进行验证。根据模拟的结果分别采用广义帕雷托分布(GPD)和常用的广义极值分布(GEV)拟合累积频率曲线并进行效果检验,进而分析和比较2种分布的优缺点,并运用广义帕雷托分布(GPD)模型进行重现期波要素的推算,分析GPD模型的应用前景。     

IPCC耦合模式对北太平洋海-气系统冬季重现的模拟

冬季重现(再现)是中高纬度大尺度海表温度重要的持续性特征，是热带外海洋特有的现象。北太平洋大气环流也存在这一现象，它可能会强迫产生这一海域海温的冬季重现。本文利用IPCC 20C3M耦合模式资料，评估了耦合模式模拟北太平洋海–气系统冬季重现的能力。北太平洋海温冬季重现的空间范围是海盆尺度的，中部重现时间比其周围晚。大气环流场的冬季重现主要是在北太平洋中部，它与海温冬季重现关系密切。大多数IPCC耦合模式基本上可以模拟出太平洋海温大范围的冬季重现现象。与重现范围的模拟相比，耦合模式对重现时间地理差异的模拟都比较差。各模式对大气环流冬季重现时空分布特征的模拟较差，大部分模式未能模拟出大气环流场中主要的重现区域。而且，大气环流冬季重现对海温重现的可能影响并没有体现在这些耦合模式中。耦合模式对北太平洋大气冬季重现的模拟还有待改善。     

台风影响下渤海及邻域海面风场演变过程的MM5模拟分析

在装有 L inux操作系统的 PC机上运行美国大气研究中心 ( NCAR)的非静力中尺度大气模式 MM5。运用 MM5的嵌套功能 ,以 30 km水平分辨率对台风 KAI- TAK( 2 0 0 0年第 4号 )影响渤海海区的时段进行数值模拟 ,同时给出了水平分辨率为 10 km的嵌套区内逐时的渤海海面风场。通过对台风中心位置、中心气压、风速分布与雨区分布等要素的模拟结果与实况的比较 ,证实该实验对台风过程的模拟较为成功。嵌套区内渤海海面风场也明显体现出了地形影响的特征。并尝试以T10 6格点资料的三维客观分析场结合高空及地面观测为模式提供初值场 ,6h/次预报场为模式提供时变边界条件 ,对渤海海面风场进行了 2 4 h时预报     

ARGO观测资料的2种同化方案

使用POM(Princeton Ocean Model)海洋环流模式模拟西北太平洋海域的温盐场,之后运行中国科学院大气物理研究所同化系统(Ocean Variational Analysis System,OVALS),使用Argo观测网格化产品进行2006年整个计算域三维变分同化。无论从平面分布还是断面分布来看,除海表面温度(SST)外,温度同化的效果都比较好,尤其是800 m水深以浅,均方差值甚至能减小1.0℃以上。而且随着同化积分时间的增加,同化后误差减小越来越显著,3、4月份的同化效果明显高于1、2月份。与OFES(OGCM for the Earth Simulator)海洋模式结果相比,同化在一定程度上改进了模拟结果。在POM(Princeton Ocean Model)数值模拟基础上,利用3个西太平洋代表性浮标的观测资料,运用松弛逼近法同化2006年6月断面数据。当松弛系数取0.5时,模拟时间大约半天,模拟值就能快速逼近或完全等于观测值。虽然只对观测剖面进行了数据同化,但该同化可以产生更大范围的效果,而且这种效果可以持续更长时间。     

GFDL模式对太平洋海表面温度的年际和年代际变率的模拟评估

为评估美国地球物理流体动力学实验室(Geophysical Fluid Dynamics Laboratory,GFDL)模式CM3、ESM2M和ESM2G对太平洋海表面温度的年际和年代际变率的模拟能力,本文利用GFDL历史试验模拟结果和美国海洋大气局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)提供的扩展重建的海表温度(Extended Reconstructed Sea Surface Temperature,ERSST)资料,比较模式模拟和观测的厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation,ENSO)和太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)的时空分布、周期及可预报性等。结果表明:三个模式均可以较好地模拟太平洋主要年际信号ENSO和年代际信号PDO,ESM2G对ENSO的模拟最好,CM3对PDO的模拟与观测更为接近。研究结果为进一步利用模式探讨ENSO和PDO的物理机制提供可能的参考。     

臭氧化海水对于弧菌DNA的损伤作用

用琼脂糖电泳法分别检测了臭氧化海水对溶藻胶弧菌(Vibrio alginolyticus)、副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)、飘浮弧菌(Vibrio natriegen)菌体内DNA和经碱性裂解法抽提后得到的裸露DNA的损伤作用。结果表明,臭氧化海水对DNA有很强的损伤和降解作用,在电泳图谱上表现为DNA带的加宽和弥散;臭氧化海水对裸露DNA的损伤作用,在电泳图谱上表现为DNA带荧光强度的增强和出现长长的拖尾。     

4种石斑鱼染色体核型研究

以蜂巢石斑鱼(Epinephelus merra)、鲑点石斑鱼(Epinephelus fario)、点带石斑鱼(Epinephelus malabaricus)及黑边石斑鱼(Epinephelus fasciatus)为材料,胸腔注射PHA及秋水仙素溶液,取头肾细胞经空气干燥法制片。经核型分析,蜂巢石斑鱼与鲑点石斑鱼核型一样,2n=48=4m 6sm 4st 34t,NF=62;点带石斑鱼与黑边石斑鱼的核型一样,2n=48=48t,NF=48。由染色体数目2n=48可知,4种石斑鱼在鱼类系统中划分为高位类;由核型组成不同,可以将4种石斑鱼分为两大类：蜂巢石斑鱼与鲑点石斑鱼属于一大类;点带石斑鱼与黑边石斑鱼属于另一大类。此外,按总臂数多少来分,蜂巢石斑鱼与鲑点石斑鱼为特化类群：点带石斑鱼与黑边石斑鱼为原始类群。     

光子晶体光纤中孤子内拉曼散射的研究

利用快速分步傅里叶方法数值计算了孤子在光子晶体光纤中的传输。计算结果表明:光子晶体光纤中会产生较强的拉曼散射,非线性越强,孤子分裂得越快,同时分裂出更多孤子。而且,初始啁啾对光子晶体光纤中的拉曼散射有较大的影响,正初始啁啾会增大拉曼孤子的红移速度,而负初始啁啾则会减小拉曼孤子的红移速度。随着光子晶体光纤非线性加强,初始啁啾的作用减弱。     

二维GaAs 基光子晶体微腔的制作与光谱特性分析

研究了以InAs量子点为有源区的二维GaAs基光子晶体微腔的设计与制作,测试并分析了室温下微腔的光谱特性.观察到了波长约为1137 nm,谱线半高宽度约为1 nm的尖锐低阶谐振模式发光峰.我们比较了不同刻蚀条件下光子晶体微腔的发光谱线,结果表明空气孔洞截面的垂直度是影响光子晶体微腔发光特性的重要因素之一.通过调节干法刻蚀工艺,改变空气孔半径与晶格常数的比率,可以在较大范围内调节谐振模式发光峰位置,达到谐振模式与量子点发光峰调谐的目的.     

Modification of the spontaneous emission of quantum dots near the surface of a three-dimensional colloidal photonic crystal

This paper demonstrates experimentally and numerically that a significant modification of spontaneous emission rate can be achieved near the surface of a three-dimensional photonic crystal. In experiments, semiconductor core-shell quantum dots are intentionally confined in a thin polymer film on which a three-dimensional colloidal photonic crystal is fabricated. The spontaneous emission rate of quantum dots is characterised by conventional and time-resolved photoluminescence (PL) measurements. The modification of the spontaneous emission rate, which is reflected in the change of spectral shape and PL lifetime, is clearly observed. While an obvious increase in the PL lifetime is found at most wavelengths in the band gap, a significant reduction in the PL lifetime by one order of magnitude is observed at the short-wavelength band edge. Numerical simulation reveals a periodic modulation of spontaneous emission rate with decreasing modulation strength when an emitter is moved away from the surface of the photonic crystal. It is supported by the fact that the modification of spontaneous emission rate is not pronounced for quantum dots distributed in a thick polymer film where both enhancement and suppression are present simultaneously. This finding provides a simple and effective way for improving the performance of light emitting devices.     

扇贝多肽在体外对免疫细胞活性的影响及其抗紫外线的氧化损伤作用

采用噻唑盐（MTT）比色方法研究在紫外线辐射损伤条件下扇贝多肽对免疫细胞的保护作用，并探讨扇贝多肽对胸腺细胞和脾细胞活性的影响，结果表明，扇贝多肽具有抗紫外线氧化损伤的作用，可减轻或抑制紫外线对胸腺细胞和脾细胞的氧化损伤，并且呈剂量依赖性，扇贝多肽在0.5%-10.0%的浓度范围内，其抗氧化能力随浓度的增高而增强，在正常条件下可显著增强免疫细胞的活性，并且可拮抗雌激素对免疫细胞的抑制作用。提示扇贝多肽不仅具有抗氧化损伤作用，而且具有免疫增强使用。     

一种基于金属开口谐振环和杆阵列的左手材料宽带吸收器

用数值仿真在微波X波段研究了金属开口谐振环和杆阵列这一最基本的谐振结构.通过合理的参数调节,这种结构在10.91 GHz附近可以表现出高达98%的吸收率,并且半高峰宽达到3.5 GHz.用散射参量提取法计算其有效电磁参数,发现在谐振频率附近其介电常数、磁导率和折射率的实部均为负值.相比于传统的左手材料,这种结构的电磁参数在谐振区域均具有较大的虚部,是形成高吸收率的根本原因.本文的左手材料吸收器在电磁加热、电磁隐身等领域具有许多潜在的应用.     

各向异性光子晶体中二能级原子和自发辐射场间的纠缠

应用 Von Neumann熵 和 Schmidt number K两种纠缠度量讨论了各向异性光子晶体中二能级原子和自发辐射场间纠缠度的演化性质. 研究发现,原子-光场纠缠度的演化与原子上能级和光子晶体能带带边的相对位置有关,当原子上能级处于光子晶体禁带内,原子-光场纠缠度将保持稳定,当原子上能级处于光子晶体能带中,原子-光场纠缠度先增大后衰减到零. 纠缠度的大小还与原子的初态有关. 可以通过控制原子的初态和原子上能级与带边的相对位置来控制原子-光场纠缠度的演化特性.     

Prediction of the dynamic response of a slender marine structure under an irregular ocean wave using the NARX-based quadratic Volterra series

The time series of the dynamic response of a slender marine structure was predicted in approximate sense using a truncated quadratic Volterra series. The wave-structure interaction system was identified using the NARX (Nonlinear Autoregressive with Exogenous Input) technique, and the network parameters were determined through supervised training using prepared datasets. The dataset used for network training was obtained by nonlinear finite element analysis of the slender marine structure under random ocean waves of white noise. The nonlinearities involved in the analysis were both large deformation of the structure under consideration and the quadratic term of the relative velocity between the water particle and structure in the Morison formula. The linear and quadratic frequency response functions of the given system were extracted using the multi-tone harmonic probing method and the time series of the response of the structure was predicted using the quadratic Volterra series. To check the applicability of the method, the response of a slender marine structure under a realistic ocean wave environment with a given significant wave height and modal period was predicted and compared with the nonlinear time domain simulation results. The predicted time series of the response of structure with quadratic Volterra series successfully captured the slowly varying response with reasonably good accuracy. This method can be used to predict the response of the slender offshore structure exposed to a Morison type load without relying on the computationally expensive time domain analysis, especially for screening purposes.     

Hydroelastic analysis of pontoon-type circular VLFS with an attached submerged plate

This paper is concerned with the hydroelastic analysis of a pontoon-type, circular, very large floating structure (VLFS) with a horizontal submerged annular plate attached around its perimeter. The coupled fluid–structure interaction problem may be solved by using the modal expansion method in the frequency domain. It involves, firstly, the decomposition of the deflection of a circular Mindlin plate with free edges into vibration modes that are obtained analytically. Then the hydrodynamic diffraction and radiation forces are evaluated by using the eigenfunction expansion matching method which can also be done in an exact manner. The hydroelastic equation of motion is solved by the Rayleigh–Ritz method for the modal amplitudes, and then the modal responses are summed up to obtain the total response. The effectiveness of the attached submerged annular plate in reducing the motion of VLFS has been confirmed by the analysis.