物理学报
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ISSN 1000-3290
CN 11-1958/O4
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多量子比特核磁共振体系的实验操控技术
潘健, 余琦, 彭新华
物理学报. 2017, 66 (15): 150302
非真空传输的高效交叉偏振滤波设计与产生
李荣凤, 薛兴泰, 赵研英, 耿易星, 卢海洋, 颜学庆, 陈佳洱
物理学报. 2017, 66 (15): 150601
基于选区外延技术的单片集成阵列波导光栅与单载流子探测器的端对接设计
叶焓, 韩勤, 吕倩倩, 潘盼, 安俊明, 王玉冰, 刘荣瑞, 侯丽丽
物理学报. 2017, 66 (15): 158502
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  物理学报--2017, 66 (15)   发布日期: 2017-08-05
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综述

高相干超快电子源研究进展
Recent progress of high-coherence ultrafast electron sources

罗端, 惠丹丹, 温文龙, 刘蓉, 王兴, 田进寿
物理学报. 2017, 66 (15): 152901      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.152901
全文: [PDF 2575 KB] 下载:(206)
摘要

以原子级时空分辨监测物质的动力学行为并从最根本层面理解自然界中的微观基本过程一直是飞秒物理、飞秒化学以及飞秒生物学研究的目标.时间分辨电子衍射巧妙地结合了抽运-探测技术和电子衍射技术,可实现直接“观察”和“冻结”类似的超快过程.然而,目前常用的超快电子探针的横向相干性仍受到电子源的初始尺寸、有效温度、能量弥散以及电子间固有库仑排斥的限制,还很难分辨化学和生物相关的复杂有机分子.近年来大量研究工作都集中在发展高相干的超短电子源,其不仅对时间分辨电子衍射研究起到推动作用,也将极大地促进超快电子显微镜、相干衍射成像以及叠层成像等的发展.本综述以相干性为主线,介绍了几种常用平面阴极光电发射源的研究进展,并从产生机理、独有特性和实验成果方面讨论了尖端发射源和冷原子电子源这两类新型的高相干超快电子源,最后对衍射技术的相干性发展和未来应用进行了展望.

总论

DNA超分子水凝胶的粗粒化建模与模拟
Modelling and simulation of DNA hydrogel with a coarse-grained model

王曦, 黎明, 叶方富, 周昕
物理学报. 2017, 66 (15): 150201      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.150201
全文: [PDF 1154 KB] 下载:(77)
摘要

DNA超分子水凝胶在生物、医学领域具有广阔的应用前景,基于计算模拟技术研究其分子结构与其宏观性能关系具有重要意义.归因于其复杂的结构和较大的相关时间空间尺度,目前针对DNA水凝胶的分子建模与模拟研究比较缺乏.本文建立了一种DNA水凝胶的粗粒化模型,采用分子动力学模拟的方法针对一种模块化纯DNA水凝胶进行了研究.模拟结果表明其凝胶态介观结构为多孔海绵状,其交联度与水凝胶的浓度成正相关,并得出了其转变温度的范围等.模拟结果与相关实验定性或半定量符合,表明该模型可能用于该模块化DNA水凝胶等类似系统的结构功能关系研究.

基于内核构建的Cu-Au-Pd团簇稳定结构优化
Geometrical optimization of Cu-Au-Pd clusters based on the construction of inner cores

吴夏, 魏征
物理学报. 2017, 66 (15): 150202      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.150202
全文: [PDF 1006 KB] 下载:(30)
摘要

具有特殊催化、磁性和化学活性的三元合金团簇已成为基础科学研究的热点问题.确定其稳定结构是研究团簇性质的重要前提.针对大尺寸Cu-Au-Pd团簇结构优化,提出了内核构建的方法改进了自适应免疫优化算法的效率(称为AIOA-IC算法).采用基于紧束缚势二阶矩近似的多体Gupta势函数来描述三元合金团簇原子间相互作用.为测试算法效率优化了原子数为60的Ag-Pd-Pt团簇稳定结构.结果显示新得到的结构比文献报道的团簇结构势能量值更低,由此可知AIOA-IC算法具有更强的势能面搜索能力.运用该算法研究了38及55原子Cu-Au-Pd团簇的稳定结构.所研究的38原子Cu-Au-Pd团簇包含了五折叠、六折叠和截角八面体结构,并且原子成分比例影响了团簇的结构类型.而55原子Cu-Au-Pd团簇均为完整二十面体结构,序列参数显示Cu,Au和Pd原子分层现象明显.对于147原子Cu12Au93Pd42团簇完整二十面体结构,中心原子为Au,内层和次外层分别被12个Cu原子和42个Pd原子占据,最外层则被92个Au原子占满.通过原子半径及表面能分析了Cu,Pd和Au原子分别倾向于分布在内层、次外层和最外层的规律.

大气损耗对量子干涉雷达的影响机理
Influence of atmosphere attenuation on quantum interferometric radar

王书, 任益充, 饶瑞中, 苗锡奎
物理学报. 2017, 66 (15): 150301      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.150301
全文: [PDF 583 KB] 下载:(64)
摘要

以马赫-曾德尔干涉仪作为基本模型对量子干涉雷达的探测原理进行分析,讨论了目标探测过程中光场量子态的具体演化情况,并采用宇称算符作为相位检测算符分析了量子干涉雷达的回波信号,将其与基于振幅检测的经典雷达回波信号进行比较,证明量子干涉雷达具有超越衍射极限的超分辨率特性.此外,针对大气损耗的进一步研究显示:量子干涉雷达分辨率受大气损耗影响较小,且可通过增大脉冲光子数N克服其影响;而量子干涉雷达的灵敏度则受到较大影响,尤其当两路光的损耗情况不同时,灵敏度随N的增加呈现先升高后降低的趋势;当两路光损耗情况相同时,系统灵敏度随N的增加而升高且正比于1/√N.综上,可根据探测光的大气损耗情况适当调节参考光的衰减来克服大气损耗带来的不良影响.

多量子比特核磁共振体系的实验操控技术 Hot!
Experimental technique for multi-qubit nuclear magnetic resonance system

潘健, 余琦, 彭新华
物理学报. 2017, 66 (15): 150302      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.150302
全文: [PDF 701 KB] 下载:(60)
摘要

随着量子信息与量子计算科学的发展,量子信息处理器被广泛地用于量子计算、量子模拟、量子度量等方面的研究.为了能在实验上实现这些日益复杂的方案,将量子计算机的潜能转化成现实,需要不断提高可操控的量子体系比特位数,实现更复杂的量子操控.核磁共振自旋体系作为一个优秀的量子实验测试平台,提供了丰富而又精密的量子操控手段.近几年来在此平台上进行了不少的多量子比特实验,发展并积累了一系列的多量子比特实验技术.本文首先阐述了核磁共振体系多量子比特实验中的实验困难,然后结合7量子比特标记赝纯态制备以及其他有关实验,对多比特实验过程中应用到的实验技术进行介绍.最后对核磁共振体系多量子比特实验技术方向的进一步研究进行了总结和展望.

非真空传输的高效交叉偏振滤波设计与产生 Hot!
High efficiency cross-polarized wave filter for non-vacuum transmission

李荣凤, 薛兴泰, 赵研英, 耿易星, 卢海洋, 颜学庆, 陈佳洱
物理学报. 2017, 66 (15): 150601      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.150601
全文: [PDF 418 KB] 下载:(40)
摘要

采用常规透镜设计了适用于非真空环境中交叉偏振波(XPW)产生的双透镜聚焦系统,在相对较短的距离实现了长焦透镜聚焦的效果,并测量了聚焦后的激光脉冲,发现其没有显著的非线性相位积累,保证了激光光束质量.在非真空中采用双BaF2晶体得到了XPW系统转换效率22%,光谱1.78倍展宽的净化脉冲输出,双透镜组合聚焦形式使得双BaF2晶体间距在13–22 cm内可保证20%以上的XPW转换效率,双晶体间距的调节冗余度提高了两个量级,极大地降低了双晶转换效率对晶体间距的依赖.这种正负透镜组合聚焦的光路设计在非真空中实现了高效稳定的XPW输出,为后续的放大应用提供了高对比度、宽光谱的高质量种子源.

基于球面反射温阑的红外探测器变f数设计
Design of varying f/number of cooled infrared detectors based on spherical reflecting warm shield

常松涛, 田棋杰, 何锋赟, 余毅, 李周
物理学报. 2017, 66 (15): 150701      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.150701
全文: [PDF 518 KB] 下载:(20)
摘要

制冷型红外探测器f数由冷阑尺寸和位置决定,在冷阑附近加温阑可以改变探测器f数,但是会引入大量杂散辐射.为解决这一问题,提出一种基于球面反射温阑的红外探测器变f数设计方法.建立了温阑红外辐射模型,分析普通平面温阑引入的杂散辐射及其对探测器性能的影响.在此基础上提出球面反射温阑的设计方法,通过改变表面形状和发射特性,降低温阑引入的杂散辐射,以保证探测器变f数后的性能.为验证本文方法,设计球面反射温阑和普通平面温阑改变某制冷型探测器f数,在高低温试验箱内进行辐射定标实验测量两种温阑引入的杂散辐射,比较二者对探测器的影响.分析和实验结果表明,球面反射温阑引入的杂散辐射远小于普通平面温阑,引入的噪声等效温差也较小,能够更好地保证红外系统的成像性能.

原子和分子物理学

非绝热分子动力学的量子路径模拟
Quantum trajectory simulation for nonadiabatic molecular dynamics

李晓克, 冯伟
物理学报. 2017, 66 (15): 153101      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.153101
全文: [PDF 589 KB] 下载:(55)
摘要

基于近期发展的经典-量子混合模拟非绝热分子动力学的量子路径方案,本文对5个典型势能面模型进行了模拟,包括单交叉模型、双交叉模型、拓展耦合模型、哑铃模型以及双弓模型.由于难以在严格意义上得到退相干速率,数值模拟中,我们比较了三个不同的退相干速率公式,包括冻结高斯波包近似退相干速率、能量分辨速率以及力分辨速率.在模拟过程中,我们恰当地处理了势能面跳跃时的能量守恒和力的反向问题.通过与全量子动力学模拟的精确结果进行对比发现,对于结构较简单的势能面模型,三种退相干速率都能得到较好的结果;然而对于较复杂的势能面模型,由于复杂量子干涉的原因,与其他混合经典-量子动力学方案类似,量子路径方案仍然难以得到较准确的结果.如何发展更加有效的混合经典-量子模拟方案,是未来研究的重要课题.

氖原子对2000 eV X射线激光透明的产生机制
2000 eV X-ray laser transparent mechanism of neon atom

冯雷, 蒋刚
物理学报. 2017, 66 (15): 153201      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.153201
全文: [PDF 434 KB] 下载:(29)
摘要

X射线自由电子激光与物质相互作用时出现了X射线透明现象,研究X射线透明现象的产生机制对理解X射线自由电子激光与物质相互作用过程具有重要参考价值.本文基于FAC(Flexible Atomic Code)程序计算的氖原子(离子)对2000 eV X射线的光电离截面和俄歇衰变速率,确定了不同通量密度下氖原子的主要电离方式;通过建立和解速率方程,得到了确定的电离方式中氖元素各电子组态数目比例随时间变化的公式,计算了氖原子在通量密度为2000和10000 Å-2·fs-1、持续时间为20 fs、光子能量为2000 eV的X射线激光照射下,任意时刻各主要电子组态的原子数目比例和总的氖原子平均光电离截面.建立了价电子完整的空心原子的数目比例随通量密度和曝光时间变化的公式.发现裸核和空心原子都会导致X射线透明,且选择恰当的通量密度和脉冲持续时间可以使价电子完整的空心原子数目比例达到极高.

电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学

激光尾波场驱动准连续小角度电子束研究进展
Generation of ultrafast broadband small angle hundreds MeV electron bunches from laser wakefield acceleration

李荣凤, 高树超, 肖朝凡, 徐智怡, 薛兴泰, 刘建波, 赵研英, 陈佳洱, 卢海洋, 颜学庆
物理学报. 2017, 66 (15): 154101      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.154101
全文: [PDF 669 KB] 下载:(29)
摘要

报道了在北京大学新建成的5 Hz 200 TW飞秒激光加速器实验装置上利用68 TW(1.7 J,25 fs)的激光与混合气体(99% He掺杂1% N2)进行激光电子加速的初步实验结果与理论分析.在实验中观测到了最大截止能量为290 MeV的连续电子能谱,并且最大输出能量在一定的聚焦范围内基本不变.二维particle-in-cell模拟表明:电离注入导致电子不断注入,使得纵向相空间在激光传播几个毫米后基本被电子填满;之后相空间中电子分布基本保持稳定,随着激光传播距离的增加,输出电子最大能量几乎不变,这与实验观察到的最大输出能量随激光聚焦位置在一定范围内不变的现象一致.实验与模拟结果揭示了在当前实验条件下连续电离注入对电子束品质的影响,为今后进一步优化电离注入电子品质提供了依据.

在轨空间目标光学特性宏观表征模型的反演重构
Inversion and reconstruction of the macroscopic photometric characterization model for on-orbit space object

侯晴宇, 巩晋南, 樊志鹏, 王一惠
物理学报. 2017, 66 (15): 154201      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.154201
全文: [PDF 500 KB] 下载:(29)
摘要

为了在天基远距离条件下反演三轴稳定空间目标表面的光学特性参数,提出了基于可见光时序光度信号分析的光学特性宏观表征模型的反演重构方法.首先,综合考虑空间目标的结构特性、表面材料特性、帆板的对日指向运动特性、光照观测几何以及光学系统特性,完善了面向在轨观测的空间目标可见光时序光度建模方法;其次,将光度模型等效为双面模型,并利用双向反射分布函数(BRDF)的多级融合模型表征复杂材料表面的光学反射特性,将BRDF对应的面积反射率乘积作为待反演参数;最后,以时序光度信号的测量值与模型值之间的差异最小为优化目标,建立线性优化方法,实现模型参数的反演.仿真实验表明,提出的模型在轨重构方法对于近轨观测条件下的本体、帆板信号的重构精度达到97%以上,验证了方法的正确性.

基于谱域相位分辨光学相干层析的纳米级表面形貌成像
Nanoscale surface topography imaging using phase-resolved spectral domain optical coherence tomography

王毅, 郭哲, 朱立达, 周红仙, 马振鹤
物理学报. 2017, 66 (15): 154202      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.154202
全文: [PDF 792 KB] 下载:(24)
摘要

提出了一种基于谱域相位分辨光学相干层析的纳米级表面形貌成像方法,由干涉光谱计算样品相邻两点的相位差,得到样品表面相位差分图,经过积分,重建样品表面形貌的定量分布.当相邻两点相位差的绝对值小于π,不产生相位包裹,避免了目前的干涉法相位解包裹存在的问题,将干涉法相邻两点相位差绝对值的限制条件由目前的π扩大到2π,提高了干涉法表面形貌成像的适用范围.参考面和样品置于同一平台之上,消除环境干扰及系统振动的影响,噪声幅度小于0.3 nm.通过对光学分辨率片及表面粗糙度标准样板的表面形貌成像,对本方法进行了验证,系统的轴向分辨率优于1 nm.

耦合腔阵列与Λ-型三能级原子非局域耦合系统中单光子的传输特性研究
Single photon transport properties in the system of coupled cavity array nonlocally coupled to a Λ-type three-level atom

海莲, 张莎, 李维银, 谭磊
物理学报. 2017, 66 (15): 154203      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.154203
全文: [PDF 692 KB] 下载:(34)
摘要

讨论了理想和非理想情况下耦合腔阵列中两个最邻近的腔与Λ-型三能级原子非局域耦合系统中单光子的传输特性.运用准玻色子方法,精确地解出了开放系统中单光子的透射率.Λ-型三能级原子与耦合腔阵列非局域耦合系统具有更多的优点,如:该系统比其他系统调控光子传输特性的可调控参数更多;单光子在该系统中传输的透射谱有三个透射峰.此外,该系统还具有自身的特点,当拉比频率Ω取值给定之后,改变原子与其中一个腔的耦合强度时,光子的透射谱有一个透射率始终为1的定点,该点对应的光子频率为ωc-Ω.在非理想情况下,系统耗散对光子的透射谱有着很大的影响.当只考虑原子耗散时,耗散使得光子透射谱的谷值增大,而峰值不变;当只考虑腔场耗散时,光子透射谱的峰值减小,而谷值不变.另外,随着腔场耗散率和腔的个数的增多,光子透射谱的峰值逐渐减小,但谷值始终不变.对比原子耗散和腔场耗散的情况可以发现,原子耗散使得光子不能被完全反射,而腔场耗散使得光子不能被完全透射.当同时考虑原子和腔场耗散时,光子透射谱谷值的大小不但会受原子耗散率大小的影响,也受腔场耗散率大小的影响,随着腔场耗散率的增大,谷值反而减小;而光子透射谱的峰值始终只受腔场耗散率大小和腔的个数的影响,与原子耗散率取值的大小无关.

Nd:YSAG单晶的光谱和激光性能
Spectral and laser properties of Nd:YSAG single crystal

鲁万成, 张庆礼, 罗建乔, 丁守军, 窦仁勤, 彭方, 张会丽, 王小飞, 孙贵花, 孙敦陆
物理学报. 2017, 66 (15): 154204      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.154204
全文: [PDF 429 KB] 下载:(24)
摘要

用提拉法生长了(1.5 at.%)Nd3+:Y3Sc2Al3O12(YSAG)激光晶体,摇摆曲线表明晶体结晶质量优良.测量了该晶体的吸收和发光光谱,表明其适合成熟的808 nm激光二极管(LD)抽运,其4F3/24I11/2跃迁最强发射波长为1059 nm,发射截面为1.03×10-19 cm2,同时其激光上能级寿命为253 μs,表明Nd:YSAG具有和Nd:YAG相近的效率,但其激光上能级寿命比Nd:YAG长约20 μs.以LD抽运2 mm×2 mm×6 mm Nd:YSAG激光棒,激光阈值为0.85 W,最高输出功率为1.1 W,激光斜效率为21.1%,光-光转化效率为18.3%.综合表明Nd:YSAG单晶作为激光性能优良的全固态激光材料,更适合全固态调Q激光输出.

染料掺杂液晶可调谐光纤荧光光源的研究
Tuning characteristics of fluorescent light source by dye-doped liquid crystal filled hollow fiber

吕月兰, 尹向宝, 杨月, 刘永军, 苑立波
物理学报. 2017, 66 (15): 154205      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.154205
全文: [PDF 491 KB] 下载:(18)
摘要

本文提出了染料掺杂液晶填充空心光纤构造荧光可调谐光源.基于染料分子能级结构理论分析B4400荧光光谱依赖温度的变化特性,采用脉宽8 ns,波长为532 nm YAG倍频脉冲激光器抽运,向列相液晶作基体,实验分析染料B4400掺杂液晶填充空心光纤荧光光谱选择性荧光放大规律及温度调谐特性.结果表明:通过控制染料浓度可控制荧光输出功率水平;当温度升高时,中心波长发生红移,中心波长调谐范围为590–605 nm;荧光谱宽呈单调展宽,调制范围为228–236 nm;染料掺杂液晶填充空心光纤荧光光源可实现一定范围内的温度调谐.

基于非球形雨衰模型的微波链路雨强反演方法
Method and experiment of path rainfall intensity inversion using a microwave link based on nonspherical rain-induced model

宋堃, 高太长, 刘西川, 印敏, 薛杨
物理学报. 2017, 66 (15): 154301      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.154301
全文: [PDF 833 KB] 下载:(21)
摘要

T矩阵理论、Gamma谱分布为理论基础,基于Pruppacher-Beard降雨粒子模型,对OTT雨滴谱仪的Gamma谱参数历史资料与降雨强度值进行非线性拟合得到具有实地谱分布的幂律系数,建立适合于本地区的雨衰模型,提出了基于非球形雨衰模型的微波链路雨强反演方法,分析了温度对模型幂律系数的影响,并开展了15–20 GHz频段的视距微波链路与地面雨滴谱仪的同步观测降雨实验.实验结果表明:反演雨强的相关系数全部高于0.6,最高达到了0.96,RMSE最小值为0.79,累积降雨量的绝对偏差在2.47 mm以内,最小偏差仅为0.28 mm,相对误差低于1.84%.实验结果验证了基于非球形雨衰模型的微波链路雨强反演方法的有效性、准确性和适用性,对于进一步提高微波链路反演降雨精度、改善降水监测效果具有重要意义.

基于热声相控阵列的声聚焦效应
Acoustic focusing by thermoacoustic phased array

刘宸, 孙宏祥, 袁寿其, 夏建平, 钱姣
物理学报. 2017, 66 (15): 154302      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.154302
全文: [PDF 802 KB] 下载:(32)
摘要

研究基于热声相控阵列的宽频带声聚焦效应.设计新型热声相位控制单元,通过改变单元的空气温度控制声波波速,实现声波透射与反射相位延迟覆盖2π区间.设计四种不同类型的热声相控阵列聚焦透镜,采用8种或2种热声相位控制单元分别实现了透射与反射声聚焦效应.与其他类型的声聚焦透镜相比,热声相控阵列聚焦透镜具有宽频带、高聚焦性能、设计方案简单等优点.

长骨中振动声激发超声导波的方法
Vibro-acoustic stimulating ultrasonic guided waves in long bone

刘珍黎, 宋亮华, 白亮, 许凯亮, 他得安
物理学报. 2017, 66 (15): 154303      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.154303
全文: [PDF 476 KB] 下载:(31)
摘要

为了实现一定频段内任意低频下在长骨中激励导波信号,本文提出一种采用聚焦高频(5 MHz)超声换能器在长骨皮质骨中激发低频(150 kHz)超声导波的振动声方法.首先介绍了板状超声导波理论和双声束共聚焦法与单声束调幅法激发振动声的基本原理;进而采用三维有限元仿真方法分析振动声激发低频超声导波的基本现象,然后结合牛胫骨板离体实验,验证振动声激发低频超声导波的可行性.结果均表明,双声束共焦与单声束振动超声均可在骨板中激发低频超声导波.相关研究方法有助于提高空间域长骨中超声导波测量精度,以及在一定频段内实现任意频率激励等,对发展低频超声导波在体测量长骨皮质骨的新技术具有一定的指导意义.

基于交互模式的柔性体接触碰撞动力学建模方法
Dynamic modeling method of flexible bodies with contact/impact based on interactive mode

王检耀, 刘铸永, 洪嘉振
物理学报. 2017, 66 (15): 154501      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.154501
全文: [PDF 706 KB] 下载:(25)
摘要

目前对于任意形状的柔性体接触碰撞问题,一般采用有限元离散,通用的建模方法有两类:罚函数法和附加约束法.罚函数法将接触作用视为弹簧阻尼力元,无需求解约束方程,但依赖于碰撞力参数的选取;附加约束法可严格满足接触约束条件,但数值求解更为复杂.针对两类接触模型各自的优缺点,提出基于交互模式的建模方法.该方法将整个模型分为局部静力学模块和主体动力学模块,在每个积分步内,局部静力学模块求解接触力,主体动力学模块求解运动学变量,两个模型之间进行位移和力的交互.该方法综合了附加约束法和罚函数法各自的优点,既无需人为选取碰撞参数,又满足局部区域互不嵌入的约束条件,同时数值求解方便.通过杆-板碰撞的实验算例及滑块-滑槽多点碰撞的数值算例,验证了该方法的有效性.

颗粒样品形变对声波传播影响的实验探究
Experimental study on the influence of granular shear deformation on sound propagation

周志刚, 宗谨, 王文广, 厚美瑛
物理学报. 2017, 66 (15): 154502      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.154502
全文: [PDF 500 KB] 下载:(20)
摘要

为了更好地理解颗粒间接触结构的变化对通过颗粒介质中的声波的影响,本文利用单轴压缩实验,通过一系列增加的轴向压力使样品塑性应变不断增大,这在颗粒尺度上对应于颗粒间接触结构的改变.我们测量了此过程中通过颗粒样品的声波变化,结果表明颗粒体系内接触结构的变化对声波波形中的非相干波部分和频率有明显的影响,并且在样品接触结构变化的初始阶段声速是偏离有效介质理论的预测的.

气体、等离子体和放电物理

毛细管放电类氖氩69.8 nm激光增益特性研究
Characteristics of gain in Ne-like Ar 69.8 nm laser pumped by capillary discharge

刘涛, 赵永蓬, 丁宇洁, 李小强, 崔怀愈, 姜杉
物理学报. 2017, 66 (15): 155201      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.155201
全文: [PDF 391 KB] 下载:(12)
摘要

建立了计算69.8 nm激光增益系数的理论模型,根据实验参数,计算了在主脉冲电流为12 kA时,69.8 nm激光增益系数最大值为0.32 cm-1.理论模拟了不同初始气压下增益系数在毛细管径向上的分布情况.对理论结果的分析表明,最佳的初始气压在12–14 Pa范围内,此时69.8 nm激光增益系数的极值最大.实验上,利用毛细管放电装置和罗兰光谱仪,测量了不同气压下的69.8 nm激光强度,实验确定的最佳气压为16 Pa,与理论结果相近.此外,实验测量的增益系数(0.4 cm-1)略高于理论计算的增益系数(0.32 cm-1).

脉冲放电产生螺旋流注的等离子体特性研究
Plasma characteristics of helical streamers induced by pulsed discharges

邹丹旦, 蔡智超, 吴鹏, 李春华, 曾晗, 张红丽, 崔春梅
物理学报. 2017, 66 (15): 155202      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.155202
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摘要

通过脉冲放电方式产生三维螺旋形的等离子体放电通道,在高速摄像机拍摄下观察到放电通道中的发光电离体以流注形式沿螺旋轨迹快速传播.建立电磁模型解释螺旋放电的形成机制,对造成对称性破缺及影响其手性性质的极向电场进行分析.研究表明,螺旋放电产生的放电通道存在两种不同的手性特征,而脉冲重复频率等放电参数及边界条件对螺旋流注的传播特性存在影响.脉冲电源驱动的电磁场在介质管内所形成的波模是极向电场形成的一个重要来源,当极向电场与轴向电场强度相近时则形成螺旋流注放电.

凝聚物质:结构、力学和热学性质

Gd掺杂对无氟金属有机物沉积法制备Y1-xGdxBCO薄膜的应力调控
Stress mechanism of Y1-xGdxBCO thin film with Gd substitution prepared by F-free metal organic deposition method

陈桢妮, 刘胜利, 王海云, 程杰
物理学报. 2017, 66 (15): 156101      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.156101
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摘要

为了揭示Gd掺杂对克服YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜厚度效应的机制,采用无氟金属有机物沉积法在铝酸镧基底上沉积制备了一系列不同掺杂比例的Y1-xGdxBCO薄膜,并且采用X射线衍射、扫描电子显微镜、Raman光谱仪分析薄膜的生长取向、微观形貌以及晶格振动特征,系统地研究了Gd掺杂对应力的调控机制.结果表明:随着Gd掺杂比例的增加,晶体的晶格常数变大,导致膜内的张应力增加,薄膜的c轴取向也随之升高;但是随着Gd含量的进一步增加,会使薄膜结构恶化,性能下降;当Gd:Y的掺杂比例为1:1时,薄膜的c轴晶粒取向最佳,可以有效克服厚度效应.

简并态锗在大注入下的自发辐射谱模拟
Simulation of spontaneous emission spectrum of degenerate Ge under large injection level

汪建元, 林光杨, 王佳琪, 李成
物理学报. 2017, 66 (15): 156102      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.156102
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摘要

基于费米狄拉克模型模拟了应变、温度以及掺杂对简并态锗的直接带自发辐射谱的影响.随着温度升高,更多的电子被激发到导带中,使得锗自发辐射谱的峰值强度和积分强度随温度的升高而增大.对自发辐射谱峰值强度的m因子进行计算, 结果表明张应变可以显著提高锗自发辐射的温度稳定性.在相同应变水平下,由Γ-hh跃迁引起的自发辐射谱峰值强度大于Γ-1h跃迁引起的自发辐射谱峰值强度,但二者的积分强度几乎相等.此外,计算结果还证明了n型掺杂能显著提高锗的自发辐射强度.以上结果对于研究简并态半导体的自发辐射性质有重要的参考意义.

高度取向的半导体聚合物薄膜的溶液浸涂法生长及其电荷传输特性研究
Growth and carrier transport properties of highly oriented films of the semiconducting polymers via solution dip-casting

潘国兴, 李田, 汤国强, 张发培
物理学报. 2017, 66 (15): 156801      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.156801
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摘要

有效地控制有机半导体分子取向和堆积特性对实现高性能电子器件具有非常重要的意义,而发展简便高效的溶液相成膜技术是实现这一目的的重要途径.本文采用改进的溶液浸涂法,成功地成长出大面积宏观取向的半导体聚合物P(NDI2OD-T2)和PTHBDTP薄膜.偏光显微镜和极化的紫外-可见光吸收谱测量显示,薄膜中聚合物分子主链骨架沿成膜时液面下移方向择优取向.原子力显微镜观察到聚合物薄膜由纳米尺度的取向有序晶畴构成,畴的取向与分子链的取向一致.采用衬底-溶液界面处表面张力和溶剂蒸发诱导的分子自组织过程来解释浸涂法生长聚合物取向薄膜的微观机理.使用取向的P(NDI2OD-T2)薄膜制备场效应晶体管,显著地提高了电子迁移率(可达4倍),并实现高达19的迁移率各向异性度.这可归因于共轭的聚合物主链骨架择优取向引起电荷传导通路的变化.

凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质

空位缺陷对β-AgVO3电子结构和光吸收性能的影响
Electronic structure and optical absorption properties of β-AgVO3 with vacancy defects

任超, 李秀燕, 落全伟, 刘瑞萍, 杨致, 徐利春
物理学报. 2017, 66 (15): 157101      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.157101
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摘要

基于密度泛函的第一性原理研究了Ag空位、O空位和Ag-O双空位对β-AgVO3的电子结构及光学性质的影响.采用广义梯度近似平面波超软赝势GGA+U方法,对不同缺陷体系的形成能、能带结构、电子态密度、差分电荷密度和吸收光谱进行了计算和分析.通过比较不同Ag空位和O空位的形成能,确定了β-AgVO3中主要形成Ag3空位和O1空位,并且Ag空位较O空位更容易形成.Ag3空位和O1空位的存在都使得β-AgVO3带隙有一定程度的减小;Ag3空位使β-AgVO3呈现p-型半导体性质,而O1空位和Ag3-O1双空位使β-AgVO3呈现n-型半导体性质.Ag3和O1空位对晶体在可见光范围内的光吸收影响较小.

Tb掺杂双层锰氧化物La4/3Sr5/3Mn2O7的磁熵变和电输运性质
Magnetic entropy change and electrical transport properties of rare earth Tb doped manganites La4/3Sr5/3Mn2O7

孙晓东, 徐宝, 吴鸿业, 曹凤泽, 赵建军, 鲁毅
物理学报. 2017, 66 (15): 157501      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.157501
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摘要

研究了Tb掺杂对双层锰氧化物La4/3Sr5/3Mn2O7磁熵变和电输运性质的影响.样品采用传统固相反应法制备,两样品的名义组分可以表示为(La1-xTbx)4/3Sr5/3Mn2O7x=0,0.025),磁场为7 T时的最大磁熵变Δ SM分别为-4.60 J/(kg·K)和-4.18 J/(kg·K).比较后发现,Tb元素的掺杂使得最大磁熵变值减小,但同时增大了相对制冷温区.电性测量结果表明,x=0.025的样品在高温区的导电机制可以用小极化子模型解释,与母体三维变程跳跃模型不同;当温度降低至三维长程铁磁有序温度(Tc3D)附近时,掺杂样品发生金属绝缘相变;掺杂后样品在Tc3D附近,磁电阻取得极大值(约为56%),表明是本征磁电阻效应.

Nd-Ce-Fe-B纳米复合薄膜的磁性及交换耦合作用
Magnetic properties and exchange coupling of Nd-Ce-Fe-B nanocomposite films

孙亚超, 朱明刚, 石晓宁, 宋利伟, 李卫
物理学报. 2017, 66 (15): 157502      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.157502
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摘要

采用磁控溅射技术制备了具有永磁特征的Nd-Ce-Fe-B多层纳米复合薄膜,并对其进行了退火处理.通过改变退火温度,研究其对薄膜磁性能和晶体结构的影响.结果表明,随着退火温度的提高薄膜磁性能逐渐增大,但当温度达到695℃以上时,薄膜的磁性能急剧下降.当退火温度为675℃时,薄膜的矫顽力Hci=10.1 kOe(1 Oe=79.5775 A/m),垂直于薄膜表面方向的剩余磁化强度4πMr⊥=5.91 kG(1 G=103/(4π)A/m).薄膜的X射线衍射结果表明,磁性薄膜具有较好的c轴取向.通过对薄膜磁化反转过程的研究,发现随着外加磁场的增大,Mrev的极小值向Mirr减小的方向移动,这与畴壁弯曲模型类似,表明在薄膜中存在较强烈的局部钉扎作用,而剩余磁化强度曲线表明这种钉扎作用在薄膜矫顽力机制中并不占支配作用.此外,薄膜的Henkel曲线结果表明在薄膜中存在较强的交换耦合作用,在经过685℃退火的薄膜中磁相互作用更加显著.

超短脉冲激光场中间二氯苯的激发态动力学
Excited-state dynamics of m-dichlorobezene in ultrashort laser pulses

沈环, 胡春龙, 邓绪兰
物理学报. 2017, 66 (15): 157801      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.157801
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摘要

利用飞秒时间分辨的飞行时间质谱技术研究了间二氯苯的激发态动力学.间二氯苯分子吸收一个200 nm或者267 nm的光子被抽运到激发态,随后再吸收多个800 nm的光子被电离.实验获得了电离产生的离子质谱信号及其随抽运探测激光延迟时间的变化曲线.在200 nm时,分子被抽运到激发态(π,π*),可观察到三个相互竞争的解离通道的寿命:内转换到排斥态(n,σ*)或者(π,σ*)并发生快速解离,其寿命约(0.15±0.01)ps;内转换到基态的高振动态,能量在基态“热”振动态间弛豫的寿命约为(4.94±0.08)ps;系间窜越到相邻的三重态从而发生预解离过程,其寿命约为(110.09±4.33)ps.在267 nm时,分子被抽运到第一激发态的低振动态,可观察到一个长寿命(约(1.06±0.05)ns)的系间窜越过程.除此之外,在碎片离子信号中还观察到了激发态与基态的高振动态之间的内转换过程.

多载波微放电阈值的粒子模拟及分析
Particle simulation and analysis of threshold for multicarrier multipactor

新波, 张小宁, 李韵, 崔万照, 张洪太, 李永东, 王洪广, 翟永贵, 刘纯亮
物理学报. 2017, 66 (15): 157901      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.157901
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摘要

多载波微放电阈值的准确分析对于空间大功率微波系统的长期可靠性至关重要.近年来,一种源于多载波包络周期间少量剩余电子累积的“长周期”微放电机制引发广泛关注.国内外研究者普遍认为,相对源于单个周期内电子累积的“周期内”微放电,“长周期”微放电应该被优先激发、具有更低的阈值.但依据长周期微放电判据分析所得的阈值显著高于实验结果.针对这一问题,本文采用与实验系统可比拟的微放电判据,在相同多载波信号激励、相同微波部件条件下,对微放电的演化过程进行了粒子模拟,分析了多载波微放电、特别是周期内微放电的行为特性和发生条件,有效地解释了实验结果.本文的粒子模拟结果表明,给定微波部件被优先激发的多载波微放电类型取决于载波频率的配置,长周期微放电并非一定被优先激发,这是导致基于长周期微放电判据分析所得阈值显著高于实验结果这一问题的原因所在.以上结论对于空间大功率微波部件的多载波微放电全局阈值评估和抑制设计具有指导意义.

物理学交叉学科及有关科学技术领域

逼近积分点数下限的五阶容积卡尔曼滤波定轨算法
A novel algorithm of fifth-degree cubature Kalman filter for orbit determination at the lower bound approaching to the number of cubature points

李兆铭, 杨文革, 丁丹, 廖育荣
物理学报. 2017, 66 (15): 158401      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.158401
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摘要

为了在保持滤波定轨精度不变的条件下提高定轨计算的实时性,提出一种新的逼近积分点个数下限的五阶容积卡尔曼滤波定轨算法.首先,采用一种数值容积准则对非线性函数的高斯加权积分进行近似,该准则所需的积分点个数仅比五阶代数精度容积准则积分点个数的理论下限多一个积分点,并在贝叶斯滤波算法框架下推导出本文算法的更新步骤.然后,给出实时定轨所需的状态方程和量测方程,在状态方程中考虑了J2项引力摄动和大气阻力摄动,在量测方程中利用坐标系转换推导了轨道状态与测量元素之间的非线性关系.仿真实验结果表明,本文所提算法在定轨精度方面与已有的五阶滤波算法相当,但所需的积分点个数最少,计算实时性最高,从而验证了本文算法的有效性.

GaN/InxGa1-xN型最后一个量子势垒对发光二极管内量子效率的影响
Identifying the influence of GaN/InxGa1-xN type last quantum barrier on internal quantum efficiency for III-nitride based light-emitting diode

时强, 李路平, 张勇辉, 张紫辉, 毕文刚
物理学报. 2017, 66 (15): 158501      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.158501
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摘要

GaN/InxGa1-xN型最后一个量子势垒结构能有效提高发光二极管(LED)器件内量子效率,缓解LED效率随输入电流增大而衰减的问题.本文综述了该结构及其结构变化––In组分梯度递增以及渐变、GaN/InxGa1-xN界面极化率改变等对改善LED器件性能的影响及优势,归纳总结了不同结构的GaN/InxGa1-xN型最后一个量子垒的工作机理,阐明极化反转是该结构提高LED性能的根本原因.在综述该结构发展的基础之上,通过APSYS仿真计算,进一步探索和深入分析了该结构中InxGa1-xN层的In组分及其厚度变化对LED内量子效率的影响.结果表明:In组分的增加有助于在GaN/InxGa1-xN界面产生更多的极化负电荷,增加GaN以及电子阻挡层处导带势垒高度,减少电子泄漏,从而提高LED的内量子效率;但GaN/InxGa1-xN型最后一个量子势垒中InxGa1-xN及GaN层厚度的变化由于会同时引起势垒高度和隧穿效应的改变,因而InxGa1-xN和GaN层的厚度存在一个最佳比值以实现最大化的减小漏电子,提高内量子效率.

基于选区外延技术的单片集成阵列波导光栅与单载流子探测器的端对接设计 Hot!
Butt-joint design in a uni-traveling carrier photodiode array monolithic with an arrayed waveguide grating by the selective area growth technique

叶焓, 韩勤, 吕倩倩, 潘盼, 安俊明, 王玉冰, 刘荣瑞, 侯丽丽
物理学报. 2017, 66 (15): 158502      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.158502
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摘要

选区外延技术是实现有源与无源光器件单片集成的一种有效的工艺手段,但同时对两种器件在异质生长界面处的对接结构提出了更高的设计要求.本文通过选区外延技术实现了InP基O波段4通道阵列波导光栅与单载流子探测器的单片集成.通过光学仿真重点研究了选区外延后界面处形貌对无源波导结构与有源光探测器间光耦合效率的影响,包括伸长的光学匹配层、二次外延生长边界位置、波导刻蚀边界位置等因素.研究结果表明,在保证二次外延生长边界对准异质对接界面时,将光学匹配层伸出探测器前端10 μm并与外延边界无缝对接既可以保证高效的光传输效率(或探测器量子效率),又可以避免外延界面处的异常生长对器件制备工艺的影响,保证生长工艺与器件制备工艺的兼容性.成功制备的单片集成芯片具有高达76%的探测器量子效率,证明了对接方案的有效性.同时,集成芯片的低串扰(<-22 dB)与解复用特性展示出其作为解复用光接收芯片具有巨大潜力.

单开口膜泡形状转变的研究
Shape transformations of opening-up vesicles with one hole

梁月凤, 张劭光
物理学报. 2017, 66 (15): 158701      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.158701
全文: [PDF 520 KB] 下载:(25)
摘要

基于双层耦合模型,先通过求解无黏附能情况下满足给定边界条件的欧拉-拉格朗日方程组,找到了约化面积差Δa稍大于1的内凹开口形状解,并发现以往Umeda和Suezaki(2005 Phys.Rev.E 71 011913)给出的杯形解是对应Δa<1的另一支解,该支解在Δa趋于1时开口是外凸的.进而在无黏附能和有黏附能的情况下对开口膜泡的两支解进行了深入研究,发现在Δa=1附近这两支解之间有一个间隙,在该间隙内不存在开口解.随着黏附半径的增大,该间隙的位置较缓慢地向右移动.在Δa=1附近,在无黏附能时的闭合形状只有球形一个解,而在有黏附能的情况下,闭合形状在1附近的一个区间内都有解.在无黏附及有黏附情况下的计算结果都表明这两支开口解及闭合形状属于不同的分支,它们之间不能连续演化.在间隙右侧的这一支解随着Δa的增大可以通过自交形状连续地演化到开口哑铃形.在有黏附的情况下,在Δa参数空间,同一支解会发生折叠,即出现同一Δa值对应多个解(形状)的情况,这在以往双层耦合模型的计算中没有出现过.讨论了Δa对无黏附和有黏附开口膜泡的形状和能量的影响.

载流子选择性接触:高效硅太阳电池的选择
Carrier selective contacts:a selection of high efficiency silicon solar cells

肖友鹏, 高超, 王涛, 周浪
物理学报. 2017, 66 (15): 158801      http://dx.doi.org/10.7498/aps.66.158801
全文: [PDF 376 KB] 下载:(46)
摘要

太阳电池可看成由光子吸收层和接触层两个基本单元组成,接触层是高复合活性金属界面和光子吸收层之间的区域.为了进一步提高硅太阳电池的转换效率,关键是降低光子吸收层和接触之间的复合损失.近年来,载流子选择性接触引起了光伏界的研究兴趣,其被认为是接近硅太阳电池效率理论极限的最后的障碍之一.本文分析了三种类型的载流子选择性接触:在光子吸收层与金属界面之间引入薄的重掺杂层,即所谓的发射极或背面场;利用两种材料之间的导带或价带对齐;利用高功函数的金属氧化物与晶硅接触从而在晶硅中感应能带弯曲.基于一维太阳电池模拟软件wxAMPS,模拟了扩散同质结硅太阳电池[结构为(p+)c-Si/(n)c-Si/(n+)c-Si]、非晶硅薄膜硅异质结太阳电池[结构为(p+)a-Si/(i)a-Si/(n)c-Si/(i)a-Si/(n+)a-Si]和氧化物薄膜硅异质结太阳电池[结构为(n)MoOx/(n)c-Si/(n)TiOx]暗态下的能带结构和载流子浓度的空间分布,其中c-Si为晶硅;a-Si为非晶硅;(i),(n)和(p)分别表示本征、n型掺杂和p型掺杂.模拟结果表明:载流子选择性接触的核心是在接触处晶硅表面附近形成载流子浓度空间分布的不对称进而使得电导率的不对称,形成了对电子的高阻和空穴的低阻或者对空穴的高阻和电子的低阻,从而让空穴轻松通过同时阻挡电子,或者让电子轻松通过同时阻挡空穴,形成空穴选择性接触或者电子选择性接触.

物理学报
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[编号:20161688]    气泡线性振动对含气泡水饱和多孔介质声传播的影响

郑广赢 黄益旺
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 99 )
为了研究孔隙水含少量气泡时多孔介质中波的传播,本文在Biot模型的基础上,将孔隙水中气泡的体积振动融合到多孔介质的孔隙流体渗流连续性方程中,从而得到了考虑气泡体积振动的孔隙流体渗流连续性方程。在此基础上,根据气泡线性振动下气泡瞬时半径和介质背景压力的关系,以及多孔介质运动方程和流体介质运动方程,导出了受气泡影响下多孔介质位移矢量波动方程,建立了非水饱和多孔介质声速频散和衰减预报模型。气泡的存在增大了孔隙水的压缩率,导致含气泡水饱和多孔介质声速的降低。当声波频率等于气泡的共振频率时,在声波激励下,介质呈现高频散,且孔隙水中的气泡产生共振,吸收截面达到最大,使得多孔介质的声衰减也达到最大。文中数值分析验证了上述结论,表明了气泡含量、大小和驱动声场频率是影响声波在含少量气泡的水饱和多孔介质中传播的主要因素。
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[编号:20161642]    环形光子晶体光纤中涡旋光的传输特性研究

张羚翔 魏薇 张志明 廖文英 杨振国 范万德 李乙钢
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 368 )
由于涡旋光具有轨道角动量,将它应用于光纤通信领域可以有效提高信息传输速率.设计了一种环形光子晶体光纤(简称RPCF),利用COMSOL Multiphysics软件对其涡旋光TE01、HE_21^±和TM01模式特性进行模拟计算,它们之间有效折射率差分别为4.59×〖10〗^(-4) 和3.62×〖10〗^(-4);其中,TE01模式的涡旋光在入射光波长范围为1650-1950 nm时,色散值在44.18 - 45.83 ps?nm^(-1)?km^(-1)之间平坦;入射光波长在1550 nm时,TE01模式的涡旋光的非线性系数为1.37 W^(-1)?km^(-1).该结构的光子晶体光纤的涡旋光具有损耗小,色散平坦等特性,对光纤中传输涡旋光、将涡旋光应用于超连续谱等方面研究具有重要意义.
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[编号:20161829]    复杂噪声场下对角减载技术的原理及应用

夏麾军 马远良 刘亚雄
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 134 )
实际水下噪声场是非常复杂的,它具有一定的相关性,且各阵元接收到的噪声的功率不相等,因此归一化的噪声协方差矩阵不是单位矩阵,使得一些阵列信号处理算法的性能将下降。针对这个问题,本文充分分析了复杂噪声场的物理特性,建立了噪声协方差矩阵的物理模型,提出了一种复杂噪声场下的协方差矩阵对角减载技术。首先将数据协方差矩阵减去一个减载系数矩阵,在使得波束输出信噪比达到最大的约束条件下,获得了减载系数矩阵的理论表达式和近似表达式。然后利用最小二乘方法,估计减载系数矩阵,并且理论分析了噪声场的相关性及输入信噪比对估计误差的影响。最后仿真实验和湖试数据处理结果表明,在复杂噪声场条件下,该算法提高了输出信噪比,改善了阵列信号处理算法的性能,并且该算法计算复杂度低,可以实时处理。
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[编号:20161880]    总剂量辐照对热载流子效应的影响研究

何玉娟 章晓文 刘远
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 95 )
本文研究了总剂量辐照(TID, Total Irradiation Dose)效应对0.35?m NMOS器件热载流子(HCI, Hot Carrier Injection)测试的影响情况,试验结果表明:经过100krad(Si)总剂量辐照后进行5000s的热载流子测试,NMOS器件阈值电压随着总剂量的增大而减小,然后随热载流子测试时间的增大而增大,且变化值远远超过未经过总剂量辐照的器件;总剂量辐照后经过200小时高温退火,再进行5000s的热载流子测试,其热载流子退化值远小于未高温退火样品,但比未辐照样品更明显;即总剂量辐照与热载流子的协同效应,要超过两种效应的简单叠加。根据两种效应的原理分析,认为总剂量辐照感生氧化层陷阱电荷中的空穴与热电子复合减少了正氧化层陷阱电荷,但辐照感生界面态俘获热电子形成负的界面陷阱电荷,使得两者的协同效应模拟方式比单机理模拟方式更恶劣。
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[编号:20161827]    非球形效应对强声场中次 Bjerknes力的影响

马艳 林书玉
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 103 )
考虑了非球形气泡在声场中的形状振动,推导了非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力方程,数值模拟了声场中非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力和两个球形气泡之间的次Bjerknes力,并对非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力的影响因素进行了分析讨论。研究结果表明:当驱动声压振幅大于非球形气泡的Black阈值且又能使得非球形气泡稳定振动时,在第一个声驱动周期内,非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力和两个球形气泡的次Bjerknes力方向差异较大,在大小上是两个球形气泡次Bjerkens力的几倍到几十倍,且有着更长的作用距离。非球形气泡和球形气泡之间的次Bjerknes力取决于非球形气泡的形状模态阶数、两个气泡初始半径的比值、驱动声压振幅气泡间距和两个气泡的相对位置。
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[编号:20161846]    抽样法与灵敏度法keff计算不确度量化

胡泽华 叶涛 刘雄国 王佳
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 64 )
核反应堆的中子学模拟计算中,核数据不确度导致的积分量计算不确定度,通常采用基于微扰理论的灵敏度与不确定度(S/U)分析方法(简称,灵敏度法)量化。灵敏度分析法原则上只适用于线性模型,且一般计算程序不能直接进行灵敏度分析。而抽样法,通过随机抽样核数据,直接输入中子学计算程序进行计算,对计算结果统计分析量化不确定度。抽样法易于实现、计算精确、且适用性强。在灵敏度分析与不确定度量化程序SURE中,增加了抽样法不确定度量化功能。为将抽样法应用于复杂问题的模拟计算的不确度量化,需对其进行细致的考核。选取简单的临界基准实验模型,采用灵敏度分析法和抽样法,分别进行有效中子增殖因数keff计算的不确定度量化,得到了各核素各反应道核数据导致的keff计算不确定度。对比显示,两种方法的不确定度量化结果有很好的符合,验证了SURE程序抽样法功能的正确性。抽样法计算的keff符合正态分布,说明在一般核数据的不确定度范围内,keff与核数据成线性关系,灵敏度分析法不确定度量化可以适用。
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[编号:20161805]    阵元随机均匀分布球面阵列联合噪声源定位方法

张揽月 丁丹丹 杨德森 时胜国 朱中锐
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 112 )
本文研究基于球面传声器阵列的噪声源定位方法,设计加工了阵元随机均匀分布64元球面传声器阵列,研究了球面近场声全息和球谐函数模态展开聚焦波束形成联合噪声源定位识别方法,对算法的性能进行了仿真分析,并利用球面传声器阵列进行了噪声源定位识别试验。研究表明,阵元随机均匀分布球面阵列具有全空间稳定的目标定位性能,球面近场声全息对低频近距离声源具有较高的定位精度,球谐函数模态展开聚焦波束形成对高频远距离声源具有较高的定位精度,将两种方法联合进行声源的定位识别,可以利用较小孔径的球面阵列和较少阵元的条件下,在宽频带范围内获得对目标声源良好的定位性能。
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[编号:20161598]    碰撞参数对磁化电负性等离子体鞘层结构的影响

刘惠平 邹秀 邹滨雁 邱明辉
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 251 )
数值研究了离子马赫数的取值和碰撞参数对由热的电子、热的负离子和冷的正离子构成的磁化电负性等离子体鞘层结构的影响.通过理论推导得到了鞘层模型的玻姆判据的表达式,并得到了不同离子马赫数情况下鞘层的正离子密度分布和净电荷分布曲线,还进一步得到了几个不同碰撞参数下鞘层的带电粒子密度、净电荷以及电势分布曲线.结果表明,离子马赫数取值不同对应不同的鞘层结构;碰撞使鞘层中正离子密度增加,使电子密度更快减小到零,对负离子密度分布影响不明显;碰撞使净电荷密度的峰值幅度增加并向鞘层边缘移动,使鞘层中电势值升高并使鞘层厚度减小.
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[编号:20161678]    基于频域电磁场的微波器件微放电阈值快速粒子模拟

王洪广 翟永贵 李记肖 李韵 王瑞 王新波(Wang Xinbo) 崔万照 李永东
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 177 )
提出了一种利用频域电磁场快速计算微波器件微放电阈值的粒子模拟方法,首先通过CST微波工作室频域求解器获得微波器件中频域电磁场分布,在微放电过程模拟时将其转化到时域,再采用Boris算法求解电磁场中的电子运动,然后判断电子是否与三角面片边界相交,进行二次电子发射处理。变化输入功率,经过系列粒子模拟后,根据电子数目随时间的变化曲线确定微放电阈值。采用该方法,分别对平行平板和同轴传输线微波器件的微放电阈值进行了模拟计算,并与CST粒子工作室的模拟结果进行了对比。结果表明,两者获得的阈值基本一致,但本方法的计算效率提高了1~2个数量级。
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[编号:20161703]    (2+1)维高阶Broer-Kaup系统的非局域对称及相互作用解

辛祥鹏 刘汉泽 刘希强
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 105 )
本文利用非局域对称方法及相容Tanh展开法研究了(2+1)维高阶Broer-Kaup系统。通过对Broer-Kaup系统的留数对称进行局域化,把非局域对称转化成等价的李点对称,同时得到了相应的对称群. 利用相容Tanh展开方法,得到了(2+1)维高阶Broer-Kaup系统的多种形式的波与孤立子的相互作用解,如椭圆周期波与孤立子等. 为了研究这些解的动力学行为,本文给出了解的相应图像.
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[编号:20161604]    基于亥姆霍兹定理计算动力学系统的哈密顿能量函数

王春妮 王亚 马军
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 170 )
亥姆霍兹定理表明任意空间矢量场可以分解为涡旋场和梯度场的叠加。由于电磁场变化和电磁波传播则导致电磁场能量的迁移,动力学振子和神经元处于复杂电磁环境下必然伴随能量的吸收和释放。对于非线性混沌电路,电容器充电放电,以及电感线圈感应过程中都伴随着能量的转换和迁移。包含量纲的非线性振荡电路可利用标度变换方法转换为无量纲的动力学方程。利用平均场理论,电场能量和磁场能量的转换可用若干非线性振荡电路的动力学方程来刻画。基于亥姆霍兹定理来研究一类无量纲非线性动力学系统的哈密顿能量计算问题,对于实际的非线性振荡电路,通过标度变换可快速计算其能量函数。该结果对于动力学系统自适应控制有重要的参考价值。
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[编号:20161838]    基于声散射的水下气泡群空间关联性研究

范雨喆 李海森 徐超 陈宝伟
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 103 )
基于气泡空间位置非独立分布气泡群的线性声散射,从统计观点对气泡间的空间关联性进行了研究,通过对气泡群进行子区域划分,提出了等效空间关联函数这一概念.由于等效空间关联函数随气泡空间位置变化而变化,提出了基于子气泡群散射声波的气泡分布以及聚集趋势的声学反演方法.通过对理论进行建模仿真发现,这一方法不但能准确反演出气泡群的分布及聚集趋势,还具有在被多个含聚集中心气泡群“掩埋”的条件下对目标气泡群聚集趋势的检测能力.为了进一步对理论进行验证,对船舶气泡尾流进行了声学测量,实验获得的等效空间关联函数符合尾流中气泡群的分布和聚集趋势.本文的研究工作,可为海洋中不同成因气泡群识别以及恶劣海况下风浪形成气泡群“掩埋”下的尾流、鱼群等水下气泡群检测提供理论基础.
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[编号:20161887]    N/B掺杂石墨烯光电性质研究

禹忠 党忠
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 211 )
石墨烯自2004年发现以来,由于其独特的化学成键结构,使其拥有出色的化学、热学、机械、电学、光学特性而引起了人们极大的关注。由于石墨烯为零带隙材料,因此限制了其在纳电子学领域的发展。只有扩大石墨烯的带隙,才能推广石墨烯在纳电子学中的应用范围。本文构建了本征石墨烯、N掺杂石墨烯、B掺杂石墨烯三种模型,主要研究了本征石墨烯和不同掺杂浓度下的N/B掺杂石墨烯的能带结构、电子态密度、及光电性质,包括:吸收谱、反射谱、折射率、电导率和介电函数。研究表明:N/B掺杂石墨烯费米能级附近的电子态主要是由C-2p和N-2p/B-2p轨道杂化形成的,且N/B掺杂可以引起石墨烯费米能级和光电性质的改变。本文得出的结论可为石墨烯在光电子器件应用方面提供理论依据。
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[编号:20161653]    展向旋转平面库埃特湍流瞬时场的五分解方法

盖杰 刘泽宇 罗佳奇 蔡庆东 Zhenhua Xia
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 64 )
展向旋转平面库埃特湍流是旋转系统下壁湍流研究的经典问题,并且此湍流问题中的大尺度roll cells结构也受到广泛关注。本文,采用五分解方法将存在二次流的瞬时场分解为五部分,包括平均流场,二次流场的流向和横向部分,还有剩余场的流向和横向部分。通过五分解法,可以掌握湍动能各“分量”在能量平衡和能量传递方面的重要机制。研究结果表明,二次流和剩余场的流向运动(横向运动)是通过二次流涡量与剩余场剪应力相关项进行能量传递,二次流(剩余场)的流向运动和横向运动之间是通过旋转项进行能量传递。此外,剩余场的流向和横向运动之间还通过压力与应变率相关的再分配项进行能量传递。对于剩余场流向部分,在一定的旋转强度范围内,通过二次流涡量与剩余场剪应力相关项从二次流流向部分获取的能量大于从平均流获取的能量,说明二次流流向运动对剩余场流向运动有很大影响。
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[编号:20161738]    新型Fibonacci准周期结构一维等离子体光子晶体的全方位带隙特性研究

张娟
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 69 )
以二元Fibonacci准周期结构的一维等离子体光子晶体为对象,在系统研究不同初始序列及周期数的该结构光子晶体带隙特性的基础上,给出了一种新颖的一维等离子体光子晶体结构,用于扩大全方位光子带隙。相比文献中结构,该结构更简单(层数大大减少、且属于二元结构),全方位光子带隙宽度也更宽。此外,讨论了等离子体材料参数,如等离子厚度、等离子体频率、碰撞频率对该结构全方位带隙的影响,并与文献结构情况进行了对比。研究结果可为新型全方位反射器的设计提供重要的理论指导。
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[编号:20161691]    钙钛矿结构SnTiO3铁电相变的第一性原理研究

叶红军 王大威 姜志军 成晟 魏晓勇
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 166 )
铁电材料因其自发极化而表现出优异的介电、压电、热电等性能,可用于电容器、滤波器、传感器、探测器、换能器等多种应用途径。本文利用有效哈密顿方法和基于密度泛函理论的第一性原理计算对钙钛矿结构SnTiO$_3$ 进行了研究, 计算获得了SnTiO$_3$ 的有效哈密顿量系数. 利用这一结果, 通过蒙特卡罗模拟, 预测了SnTiO$_3$ 的相变温度和参与相变的结构相.
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[编号:20161832]    基于行扫描测量的运动目标压缩成像

王盼盼 姚旭日 刘雪峰 俞文凯 邱棚 翟光杰
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 66 )
摘要:运动目标成像在实际应用中具有重要作用,而如何获取高质量运动目标图像是该领域研究中的一个热点问题。本文采用行扫描的采样方式,通过构造运动测量矩阵,建立一种基于压缩感知理论的运动物体成像模型,并通过仿真及实验,验证了该模型对于恢复运动物体图像信息的可行性。实验结果证明,该方法可获得高质量的运动物体成像。本文通过引入图像质量评价标准,分析了运动物体成像质量与速度之间的关系。本文还将该方法与普通压缩感知算法进行比较,结果证明,在相同速度下,该方法的成像质量更高。因而,该成像方法在无人机对地观测、产品线视频监测等领域有着很好的应用前景。
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[编号:20161731]    粒子( Ep≥45MeV)核内级联Monte Carlo模拟程序研究

胡志良 周斌 曾智蓉 梁天骄
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 67 )
本文基于核内级联物理过程,采用Monte Carlo方法发展了一款质子、中子以及π介子的粒子输运程序。基本物理模型基于适当简化和核内级联Bertini模型,同时借鉴了INCL模型质心系下的角微分分布以克服Bertini模型之不足,即采用Monte Carlo方法模拟核子与核子、核子与π介子间的弹性散射、非弹性散射等过程,粒子相互作用时,核子密度随半径变化且作用截面参考Bertini模型22类实验截面数据,出射粒子散射角在质心系下的抽样遵从INCL模型所确定的微分分布。可模拟45MeV~3500MeV的中子、质子或2500MeV以下π介子引起的核内级联过程。入射粒子能量在60~378MeV范围内反应截面理论计算值与已有实验数据、以及在65~3000MeV较宽能区范围内反应截面、出射粒子增殖比、微分截面和剩余核等计算结果与MCNPX、GEANT 4和PHITS模拟结果较好吻合。
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[编号:20161865]    贝叶斯迭代联合双边滤波的散焦图像快速盲复原

尹诗白 王卫星 王一斌 李大鹏 邓箴
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 101 )
实现有效的单幅散焦图像盲复原对军事及地质勘测领域的清晰图像获取具有极为重要的意义。常用算法存在计算量大,振铃及噪声敏感的问题,为此本文提出了贝叶斯框架下迭代双边滤波器的快速盲复原算法。它首先用基于深度信息的盲去卷积结果估计点扩散函数的概率模型,进而通过贝叶斯理论构建合理的盲复原最小优化问题,抑制振铃效应;然后推理分析最小优化问题的求解实质,得出双边滤波器快速求解最小优化问题的结论,简化求解过程,减少计算量;最后设计迭代联合双边滤波器的求解方式,即利用一次双边滤波器求解的复原结果设计联合双边滤波器的指导图,再将指导图作为优化问题的输入,迭代实施求解,去除噪声的同时确保复原质量。实验结果表明:该算法能有效抑制振铃,减少计算量,去除噪声,85%图像的像素误差平均值低于0.03,较常用盲去卷积法在同一误差区间的复原成功率提高了19%,运行时间缩短了约78%,能有效用于单幅散焦图像盲复原的实际工程实践中。
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[编号:20161851]    基于环形泵浦光的红外超分辨显微成像方法

刘鸿吉 刘双龙 刘伟 牛憨笨 陈丹妮
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 62 )
本文提出一种突破衍射极限的红外显微成像方法,该方法基于泵浦-探测模式,采用了环形而非高斯型强度分布的泵浦光,由于样品在环形光强度峰值附近区域达到吸收饱和,因此当高斯分布的探测光随后到达样品时,只有环形光的中心区域才能吸收探测光的能量. 而且吸收区域随着环形光的强度增加而减小. 这意味着,如果以被吸收的探测光能量作为该成像系统的信号,本文提出的方法可以使系统的分辨率超越衍射极限的限制. 本文模拟了不同环形光能量下成像系统的空间分辨率,结果表明:当环形光能量为100 nJ、探测光能量为0.1 nJ时,该方法的理论分辨率在236 nm,比传统红外显微成像系统分辨率提高了约14倍.
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[编号:20161819]    基于前冲康普顿电子高能伽马能谱测量系统设计

贾清刚 张天奎 许海波
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 91 )
除中子外,聚变核心同时释放大量高能伽马,其能谱可反映聚变过程关键物理参数,并为过程诊断提供重要信息.由于聚变伽马的时间与能量特性,需要设计高探测效率及能量分辨率的伽马谱仪.根据高能伽马谱仪的概念设计(Gamma-to-Electron Magnetic Spectrometer GEMS),针对该系统中伽马-电子转换靶,电子偏转汇聚,电子探测等关键环节进行优化设计以提高系统探测效率及能量分辨率.其中采用Monte-Carlo程序Geant4模拟研究了伽马-电子转换靶中康普顿散射与多次库伦散射对由转换靶出射电子的能谱与角分布的影响.开发并行遗传算法对复杂几何偏转磁场参数进行优化,得到低强度(小于100高斯)复杂边界偏转磁场.根据系统优化设计结果,采用Geant4模拟了该系统对不同能量伽马的响应. 此外,还模拟可该系统对特征聚变伽马能谱的测量,结果显示,该系统可在聚变中子产额分别为2.5×1015及1.2×1016条件下,对10-20 MeV高能伽马能谱测量实现能量分辨分别满足0.5 MeV(小于5%)及0.25 MeV(小于2.5%),说明该系统可用于聚变过程伽马能谱的诊断.
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[编号:20161866]    Mg-Y-Cu合金长周期有序相热力学稳定性及其电子结构的第一性原理研究

马振宁 周全 汪青杰 王逊 王磊
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 83 )
采用基于密度泛函的第一性原理平面波赝势方法计算了Mg-Y-Cu合金中长周期有序相14H和18R (18R(m),18R(t))的形成焓、电子态密度和电荷密度.计算结果表明,14H和18R相都具有负的形成焓,说明两相都能够由单质转变形成,并且14H相比18R相更加稳定;14H和18R相的态密度分布形态和变化趋势相似,它们的成键峰均主要来自于Mg的3s轨道、Mg的2p轨道,Cu的3p轨道和Y的4d轨道的贡献,且在费米能级低能级区域产生了轨道杂化效应. 14H相和18R相的成键都具有明显的共价性.通过对各相(0001)面的电荷密度分析表明,14H和18R相中的Cu原子和Y原子之间都形成了共价键,并且14H相的共价性比18R相的共价性更强.
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[编号:20161787]    纳米SiO2/环氧树脂复合物介电性与纳米粒子分散性关系

高铭泽 张沛红
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 82 )
采用硅烷偶联剂改性纳米SiO2,制得改性纳米SiO2分散液和改性纳米SiO2颗粒。分别利用“机械法”制备未改性纳米SiO2复合环氧树脂和改性纳米SiO2复合环氧树脂,利用“气泡法”制备改性纳米SiO2复合环氧树脂。复合物中纳米SiO2含量分别为2wt%、3wt%、4wt% 、5wt%和6wt%。测试了复合物的击穿特性和耐电晕特性,结果表明复合物的击穿场强和耐电晕性随纳米SiO2含量的增加而增加,击穿场强在含量为5wt%时达到最大值。“气泡法”制备改性纳米SiO2复合环氧树脂的击穿场强和耐电晕性好于其它两种方法制备的复合环氧树脂。以5wt%纳米SiO2含量复合物为例,利用Image J软件分析复合物扫描电镜(SEM)图像,通过森下氏分散指数(Morisita’s Index)方法对复合物中纳米SiO2的分散性进行定量表征,得出“气泡法”制得的纳米SiO2/环氧树脂复合物的分散性好于“机械法”制备的复合物。研究发现纳米SiO2在环氧树脂基体中分散性越好,复合物的击穿特性和耐电晕性越好。
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[编号:20161638]    三终端非对称夹角石墨烯纳米结的弹道热整流

顾云风 吴晓莉 吴宏章
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 76 )
提出并通过非平衡格林函数法验证了一个三终端石墨烯纳米结弹道热整流的理论模型——石墨烯带两端作为左右热极,其上加一倾斜分支作为控制热极形成一个Y形纳米结。结果发现热流倾向于从与控制热极夹角较小的热极流向另一个热极。控制热极与左右热极间夹角差别的增大有利于热整流。这一现象在扶手椅型石墨烯带上尤其明显。锯齿型石墨烯带加上与其呈30度夹角的扶手椅型分支具有最明显的热整流效应。对于左右热极宽度不同的热整流器,倾斜控制极热可以使整流比在原来的基础上提高超过50%。
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[编号:20161878]    一种基于二维Helmholtz腔阵列的低频宽带隔声结构实验研究

高东宝 刘选俊 田章福 周泽民 曾新吾 韩开锋
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 89 )
基于圆周排列的Helmholtz共振腔单元, 设计并实现了一种具有低频宽禁带的声人工结构, 可以在结构中心处实现二维隔声效果. 针对实际模型, 搭建了二维声场测量平台, 进行了相应的实验研究, 实验结果与有限元仿真结果吻合较好. 该结构在较宽的频带内(680-1050Hz)可以实现较好的隔声效果, 最大隔声量可达41dB. 实验中还研究了单元参数及共振状态对隔声效果的影响. 隔声区的大小与共振单元的分布形式有直接关系, 而良好的共振状态将对提高隔声量有一定帮助. 研究结果对设计新型声防护结构具有理论与应用价值.
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[编号:20161771]    基于Bell态粒子和单光子混合的量子安全直接通信方案

曹正文
录用时间:2016-10-11
摘要 ( 67 )
为了提高量子安全直接通信的效率, 本文提出了一种基于 Bell 态粒子和单光子混合的量子安全直接通信方案. 该方案中 Alice 将所有 Bell 态粒子划分为两个序列 $S_A$ 和 ${S_B}$ , 先将 ${S_B}$ 发给 Bob 进行第一次窃听检测, 检测结果表示量子信道安全后再将信息序列编码在序列 $S_A$ 和单光子序列 $S_S$ 混合的量子态序列上; 然后将已编码序列经过顺序重排和添加单光子检测粒子发给合法接收方 Bob. 该方案避免了复杂的 U 变换, 简化了方案的实现过程. 同时顺序重排和检测粒子的结合保证了方案的安全性. 另外 3 bit 经典信息加载在一个态上的编码规则大大提高了编码容量, 从而使信息传输效率也得到提高.
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[编号:20161755]    基于模糊近似熵的抑郁症患者静息态fMRI信号复杂度分析

杨孝敬 杨阳 李淮周 钟宁
录用时间:2016-08-18
摘要 ( 83 )
本研究提出采用模糊近似熵 (fuzzy approximate entropy, fApEn) 的方法对fMRI (functional magnetic resonance imaging) 复杂度量化分析,并与样本熵 (sample entropy,SampEn) 进行比较.本研究采用22个成年抑郁症患者(11男, 年龄在18-65岁之间).我们期望测量的静息态fMRI信号复杂度与Goldberger/Lipsitz模型一致,越健康、越稳健其生理表现的复杂度越大,且复杂度随年龄增大而降低.全脑平均模糊近似熵与年龄之间差异性显著(r=-0.512, p<0.001).相比之下,样本熵与年龄之间差异性不显著 (r=-0.102, p=0.482). 模糊近似熵同样与年龄相关脑区 (额叶, 顶叶, 边缘系统, 颞叶,小脑顶叶)之间差异性显著 (p<0.05).样本熵与年龄相关脑区之间差异性不显著性.这些结果与Goldberger/Lipsitz模型一致,说明采用模糊近似熵分析fMRI数据复杂度是一个有效的新方法.
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[编号:20161539]    利用啾啾脉冲光谱滤波和非线性偏振旋转技术实现高稳定性和开机自启动的全光纤掺Yb3+光纤锁模激光器

张攀政 汪小超 李菁辉 冯滔 张志祥 范薇 周申蕾 马伟新 朱俭 林尊琪
录用时间:2016-08-18
摘要 ( 54 )
建立理论模型,讨论了非线性偏振旋转全光纤锁模激光器的锁模过程、谐波过程以及导致激光器锁模运行难以稳定的影响因素。讨论了采用啁啾脉冲光谱滤波产生脉冲自振幅调制,增加激光器锁模稳定性和自启动能力的机理。讨论了非线性偏振旋转与啁啾脉冲光谱滤波相结合实现锁模的物理过程和脉冲演化过程。研制出全光纤结构的超短脉冲掺Yb3+光纤环形激光器,采用非线性偏振旋转和啁啾脉冲光谱滤波相结合的锁模技术,实现了激光器锁模的开机自启动和高稳定运行。对激光器进行了长期运行稳定性、锁模开机自启动能力、锁模输出参数可重复性监测。锁模脉冲中心波长1052.9nm,谱宽9.1nm,脉冲能量4.25nJ,脉冲宽度17.8ps。运行期间,各参数波动均小于0.3%。开机自启动能力和可重复性测试显示,激光器可实现一键自启动,启动后各参数可重复精度在0.55%以内。
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[编号:20161232]    用于ICF激光驱动器的激光二极管泵浦Nd,Y:CaF2激光放大器的实验研究

唐熊忻 樊仲维 邱基斯
录用时间:2016-08-18
摘要 ( 101 )
首次对Nd,Y:CaF2晶体作为激光放大器的增益介质进行了报道。研制了一台采用激光二极管面阵五向水平侧面泵浦φ5 mm × 70 mm Nd,Y:CaF2的激光放大器,对其进行了实验研究。测量了Nd,Y:CaF2晶体的吸收谱、发射谱、以及放大器的荧光分布。在相同的泵浦功率下,测量了Nd,Y:CaF2与Nd:Glass放大器分别工作在10Hz和1Hz重复频率时的小信号增益,Nd,Y:CaF2晶体的增益性能明显好于Nd:Glass。在泵浦功率为9.63 kW时,Nd,Y:CaF2放大器的小信号增益达6.12,为Nd:Glass的1.5倍。测量了种子光和经Nd,Y:CaF2放大器后的光谱,能量放大前后光谱几乎无变化。
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[编号:20161489]    纳米掺杂CaAlSiN3 :Eu2+红色荧光粉的常压氮化制备以及发光性能研究

刘文全 朝克夫
录用时间:2016-08-18
摘要 ( 69 )
本文采用纳米EuB6和Eu2O3粉末为激活剂原料,提出一步法和两步法在常压条件下制备获得了CaAlSiN3:Eu2+红色荧光粉。对不同掺杂Eu2+浓度(2%~10%)的样品进行了晶体结构、形貌、发光性能的分析研究。根据EDS与XRD的分析可知,利用两步法合成样品随Eu浓度(2%~10%)的增加晶胞体积会逐渐增大且样品中B的含量增加;当利用一步法合成样品随Eu浓度增加样品晶胞体积先增加后减小,且B含量相对上面的样品含量较少,O含量却较大。另外,在460 nm蓝光激发下,两步法合成样品(纳米EuB6掺杂)发射最强峰可在650~680 nm范围内,而一步法合成样品(纳米Eu2O3掺杂)的发射最强峰只有在630~640 nm范围,且前者的荧光相对强度都要强于后者。结合XRD以及荧光光谱数据可以认为两种常压氮化制备方法都会让硼元素引入到基质中,硼的引入不但可以降低基质中氧的含量且改变Eu离子的晶体场环境从而调节CaAlSiN3:Eu2+荧光粉的发光峰位。本实验采用的方法简单避免使用昂贵复杂的气压烧结设备以及还原性气体烧结设备,易于工业化应用以及降低生产成本。
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Acta Physica Sinica
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· 光子晶体光纤超连续谱的孤子俘获数值研究 [2012, No.12:124203-124203] (38307)
· 平面撞击流偏斜振荡的实验研究与大涡模拟 [2013, No.8:84704-084704] (37982)
· 重氧空位对金红石型和锐钛矿型TiO2导电性能影响的模拟计算 [2013, No.23:237101-237101] (30512)
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· 水热条件下钛酸钡晶粒生长基元模型研究(Ⅱ)——生长基元稳定能计算及晶粒的成核与生长 [1997, No.1:1-11] (18257)
· 银纳米颗粒/多孔硅复合材料的制备与气敏性能研究 [2015, No.13:137104-137104] (18213)
· 纳秒激光烧蚀铝材料的二维数值模拟 [2010, No.10:7120-7128] (18100)
· 中小学门口道路上学期间的一个元胞自动机模型 [2014, No.9:94502-094502] (17336)
· 超声速层流/湍流压缩拐角流动结构的实验研究 [2013, No.18:184702-184702] (17334)
· 基于COSMIC掩星资料的全球第二对流层顶详细特征 [2013, No.3:39205-039205] (17279)
· 低速湍流模拟的预处理技术研究 [2015, No.13:134701-134701] (17265)
· Ag-N共掺p型ZnO的第一性原理研究 [2013, No.16:167701-167701] (17229)
· 锂离子电池SnSb/C复合负极材料的热碳还原法制备及电化学性能研究 [2014, No.16:168201-168201] (17165)
· 渐近非对称陀螺分子H122C16O的高温光谱 [2008, No.6:3440-3445] (17153)
· 量子隐形传态网络的互联与路由策略 [2011, No.4:40304-040304] (17102)
· ZnO薄膜/金刚石在不同激励条件下声表面波特性的计算与分析 [2013, No.11:117701-117701] (17080)

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