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非线性动力系统在分岔点处的临界慢化行为: 2023年; Lyapunov指数是定量描述非线性动力系统轨道稳定性的主要方法之一,同时也是分析系统分岔行为的常用手段.实际应用中,人们通常只关心Lyapunov指数的正负,并以此来判断系统轨道是否稳定,而对于Lyapunov指数为零,即动力学分岔点处系统的行为特征讨论甚少.本文以几类经典的非线性动力系统为例,针对系统在分岔点处的轨道稳定性进行理论和数值分析.研究发现,不同系统在分岔点处其微扰后的轨道均以幂律,而非指数的形式收敛,呈现出经典物理系统在相变临界点处的慢化行为.通过理论分析,我们解析得到分岔点处计算临界指数的一般公式,并通过数值模拟对理论公式的准确性进行了验证.临界慢化是物理系统在相变点处的普遍现象,文中关于非线性系统在分岔点处临界慢化行为的发现将加深人们对于动力学分岔本质的认识,同时也是对现有教材中关于Lyapunov指数相关知识的有益补充.; 张杰杜瑶李晴于一真李海红王新刚; 关键词：LYAPUNOV指数分岔非线性动力系统混沌

非对称金纳米条三聚体中的等离激元诱导透明: 2016年; 基于纳米条三聚体微元结构,利用有限元方法研究了等离激元诱导透明(plasmon induced transparency,PIT)现象产生的物理机理。研究发现三聚体的吸收谱线随着对称性的改变而展现出可调谐性。三聚体纳米结构等离激元所产生的诱导透明现象源自竖直的纳米条和平行的双长条相互耦合,且对平行的双长条的对称性具有依赖性。竖直长条的偶极明模在平行双长条的四极暗模间接作用下产生分裂。结果表明:在此系统中PIT现象的产生机理是竖直长条偶极明模式分裂后的相干叠加。通过改变结构的对称性来实现对等离激元诱导窗口的调节,这将有助于在超材料中设计光开关、慢光装置等。; 马平平张杰刘焕焕张静徐永刚王江张梦桥李永放

和频过程中的超绝热演化与能量最大转换: 2015年; 基于准相位匹配技术和量子物理中的反向透热补偿方法,提出了一种超绝热条件下信号场能量完全转换成和频场能量的新方案.利用几何旋转面巧妙地揭示出系统附加反向透热补偿项的物理作用机理;类比弹性碰撞的物理过程,形象地说明了附加反向透热补偿修正项后系统能量转换的特性.借助于原子物理中的Bloch矢量法,清晰的展示了系统在超绝热条件下的演化过程,从新的角度图像化的揭示出体系捷径演化物理过程.利用这一新方案可优化系统的绝热演化过程、缩短耦合区间和非线性晶体长度,减少色散效应的影响,且可在较弱泵浦条件下实现高效的和频能量转换.该方案不仅为非线性光学器件的设计提供了一个很好的理论依据,而且其物理思想可普遍应用于多个领域.; 朱海飞徐永刚李百宏马平平张杰董瑞芳张首刚李永放

金纳米棒三聚体中的等离激元诱导透明被引量：3: 2016年; 基于金纳米棒构成的三聚体微元结构模型,详细地研究了等离激元诱导透明(plasmon induced transparency,PIT)现象产生的物理过程.研究发现,三聚体的吸收谱线随着其耦合距离以及尺寸的变化,竖直金纳米棒所对应的偶极明模在平行双长条金纳米棒对应的暗模作用下会产生分裂.依据这一结果提出了一个新的物理解释,PIT现象的产生主要来自于竖直金纳米棒中偶极振荡的模式分裂后的相干叠加.同时,考虑到两个振子之间的耦合会伴随着一定的相位关联性,进而引入了耦合相位因子修正了洛伦兹振子耦合模型,解析地研究了耦合相位因子对吸收谱的调控作用和分裂明模之间的相干叠加效应对PIT效应的影响.这为在纳米尺寸范围设计人造原子、光开关、慢光效应等方面的应用提供了理论参考.; 马平平张杰刘焕焕张静徐永刚王江张梦桥李永放; 关键词：相干叠加

银纳米结构二聚体中的等离激元感应透明: 2016年; 设计了由对称性破缺的银纳米圆环构成的二聚体,应用有限元方法系统研究了该二聚体在光场作用下的吸收特性。结果表明,在光场作用下的对称性破缺银纳米圆环二聚体中可以实现等离激元感应透明(PIT)效应。通过改变圆环的偏心距、两环之间距离和右侧环绕z轴逆时针旋转角度可以实现对PIT效应的有效调控。PIT效应产生机理是由于左侧环的偶极明模受到右侧环暗模激发导致了偶极明模分裂,分裂的两个偶极明模间的相消干涉进而产生了PIT效应。; 张杰马平平刘焕焕张静徐永刚王江张梦桥李永放

蜡烛火焰振荡行为的实验探究: 2024年; 燃烧的火焰在一定条件下会呈现出时间上的周期振荡行为,但人们对其背后的动力学机制一直不是很清楚。本文首先利用纹影法对蜡烛的火焰振荡行为进行了实验研究,发现随着火焰尺寸的增加火焰首先从平稳燃烧变为振荡燃烧,之后火焰的振荡频率会逐渐降低。通过简化的燃烧动力学模型,文中进一步对蜡烛火焰的振荡行为进行了数值和理论分析,发现火焰的振荡频率密切依赖于燃料的供应速率和火焰的体积。随着燃料供应速率和火焰体积的增大,火焰首先经历了一次霍普夫分岔进而从平稳燃烧变为振荡燃烧,之后火焰的振荡频率逐渐降低。理论分析结果与实验结论定性吻合。; 张杰张晨徐术皓于一真王新刚; 关键词：火焰燃烧周期振荡

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张杰