物理学报
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ISSN 1000-3290
CN 11-1958/O4
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物理学报  
   物理学报--2007, 56 (1)   发布日期: 2007-01-15
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总论

一类动力学方程的Mei对称性
Mei symmetries of a type of dynamical equations

葛伟宽
物理学报. 2007, 56 (1): 1-4      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.1
全文: [PDF 152 KB] 下载:(1385)
摘要
研究一类动力学方程的Mei对称性的定义和判据,由Mei对称性通过Noether对称性可找到Noether守恒量.由Mei对称性通过Lie对称性可找到Hojman守恒量.同时,也可找到一类新型守恒量.

平衡零拍测量对连续变量量子密钥分配的影响
The effect of balanced homodyne detection on continuous variable quantum key distribution

陈进建, 韩正甫, 赵义博, 桂有珍, 郭光灿
物理学报. 2007, 56 (1): 5-9      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.5
全文: [PDF 165 KB] 下载:(1670)
摘要
与单光子量子密钥分配采用单光子探测器不同,连续变量量子密钥分配采用平衡零拍测量技术.分析了由于参考光的真空噪声、分束器的透射率和反射率不相等引入的平衡零拍测量误差,以及平衡零拍测量探测器的电子噪声对连续变量量子密钥传输的最大安全距离的限制,给出了平衡零拍测量的探测噪声、电子噪声和密钥量之间的定量表达式.

广义不确定关系与整体单极黑洞Dirac场的熵
The generalized uncertainty relation and Dirac field entropy of black hole with an internal global monopole

韩亦文, 洪 云, 杨树政
物理学报. 2007, 56 (1): 10-14      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.10
全文: [PDF 186 KB] 下载:(1058)
摘要
将广义不确定关系引入新的态密度方程,采用WKB近似方法,对含整体单极黑洞Dirac场的熵进行了直接计算,所得黑洞熵与它的视界面积成正比,以此揭示了黑洞熵是其视界面处量子态的熵.与brick-wall模型方法不同,该结果不需要取任何截断.同时表明,用此方法不仅可以计算黑洞标量场的熵,而且可以计算Dirac场的熵.

基于丙烯酸酯的全息聚合物分散液晶光栅的动力学理论研究
Kinetics theory investigation of holographic polymer dispersed liquid crystal based on acrylate

郑致刚, 马 骥, 宋 静, 刘永刚, 胡立发, 宣 丽
物理学报. 2007, 56 (1): 15-24      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.15
全文: [PDF 365 KB] 下载:(1158)
摘要
采用一维无限长模型分析法对全息聚合物分散液晶(HPDLC)做了动力学方面的研究,给出了相关的扩散动力学方程和聚合动力学方程,并与折射率调制度Δn相结合获得了光栅衍射效率的表达式,对HPDLC光栅性能的改善提供了理论上的指导.

色关联噪声驱动的非对称双稳系统中平均首次穿越时间的研究
The mean first-passage time for an asymmetric bistable system driven by multiplicative and additive noise with colored correlations

宁丽娟, 徐 伟, 杨晓丽
物理学报. 2007, 56 (1): 25-29      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.25
全文: [PDF 192 KB] 下载:(1257)
摘要
研究了由色关联的乘性白噪声和加性白噪声驱动的非对称双稳系统中,色关联及非对称性对平均首次穿越时间的影响.数值结果表明乘性噪声强度α和加性噪声强度D及互相关时间τ对首次穿越时间T的影响是一致的,加性和乘性噪声间的互关联强度λ及势阱的非对称性r对T的影响是一致的.τ的增加能提高粒子的逃逸率,λ的增加则减小逃逸率.

双稳随机共振参数特性的研究
Study of the property of the parameters of bistable stochastic resonance

冷永刚, 王太勇, 郭 焱, 吴振勇
物理学报. 2007, 56 (1): 30-35      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.30
全文: [PDF 247 KB] 下载:(1313)
摘要
以双稳系统为研究对象,探讨了影响和产生双稳随机共振的参数选择特性.双稳系统参数和二次采样频率参数有着内在的物理联系,它们的改变都会引起势垒、势阱间距和粒子跃迁速率的改变,并使噪声能量相对重新分配,进而影响随机共振效果.根据随机共振的参数选择规律,可通过适当的参数选择来得到最佳的随机共振状态,为后续数据处理奠定基础.

虚拟网络行为对互联网整体特性的影响
Influence of virtual networks to internet collective behavior

王 磊, 周淑华, 袁 坚, 任 勇, 山秀明
物理学报. 2007, 56 (1): 36-42      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.36
全文: [PDF 259 KB] 下载:(1424)
摘要
虚拟网络是一种依赖Internet基础设施所提供的传输能力,但又具有独立拓扑结构和信息传递规则的应用层网络行为逻辑网络.提出了耦合虚拟网络行为与物理节点的抽象模型,对一类典型的虚拟网络逻辑拓扑给互联网整体特性带来的影响进行了分析.研究表明在虚拟网络作用下,节点数据包排队长度存在相变特性,但相变临界点比对规则网络发生了明显左移,网络性能相对恶化.当数据包注入速率小于相变临界速率时,节点数据包排队长度不相关或短程相关;在接近临界速率处,节点数据包排队长度长程相关,幂指数H增大,网络获得更强的长程相关性.同时,在注入速率大于或等于临界速率时,虚拟网络行为使网络呈现出一致的长程相关特性.

储备池状态空间重构与混沌时间序列预测
Reservoir neural state reconstruction and chaotic time series prediction

韩 敏, 史志伟, 郭 伟
物理学报. 2007, 56 (1): 43-50      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.43
全文: [PDF 322 KB] 下载:(1954)
摘要
分析了现有的基于回声状态网络(ESN)的迭代预测方法,指出了该方法在理论上存在的问题以及应用中存在的障碍.提出了一种基于储备池的直接预测方法,该方法利用预测原点和预测时域之间的关系直接构建预测器,因此可以预先对预测器的稳定性施加约束,从而避免了在迭代预测方法中由于网络回路闭合而产生的稳定性问题.在仿真中,首先以Lorenz时间序列为例分析了迭代预测方法在闭合回路前后储备池的变化情况,然后通过Mackey-Glass标杆问题的测试验证了直接预测方法的可行性.

基于混沌蚂蚁群算法的Lorenz混沌系统的参数估计
Parameter estimation for Lorenz chaotic systems based on chaotic ant swarm algorithm

李丽香, 彭海朋, 杨义先, 王向东
物理学报. 2007, 56 (1): 51-55      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.51
全文: [PDF 195 KB] 下载:(1856)
摘要
通过构造一个适当的适应度函数,首先将混沌系统的参数估计问题转化为参数的寻优问题,之后利用混沌蚂蚁群算法的全局优化搜索能力对这个问题进行求解.以典型的Lorenz混沌系统为例进行了数值模拟.实验数值仿真结果表明,使用该方法可以对混沌系统的未知参数进行有效地估计.

跃变参数混沌同步及其应用
Hop-parameter chaotic synchronization and its applications

张 勇, 陈天麒, 陈 滨
物理学报. 2007, 56 (1): 56-66      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.56
全文: [PDF 487 KB] 下载:(1344)
摘要
建立了跃变参数混沌同步的数学模型,提出并证明了其同步的充分条件,在理论上分析了充分条件的可实现性.提出了跃变参数混沌同步和跃变周期同步的有效算法,借助Chua混沌系统仿真实现了参数跃变混沌同步保密通信.最后,分析了跃变参数混沌保密通信对抗现有混沌窃听方法的性能.仿真结果表明跃变参数混沌同步及其保密通信具有易实现和强保密性等优点.

时空混沌序列的局域支持向量机预测
Local support vector machine prediction of spatiotemporal chaotic time series

张家树, 党建亮, 李恒超
物理学报. 2007, 56 (1): 67-77      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.67
全文: [PDF 540 KB] 下载:(1884)
摘要
结合局域预测法计算速度快的优点和支持向量机的泛化性能好、全局最优、稀疏解等特性,用局域支持向量机预测研究了时空混沌序列的局域预测性能,并用局域支持向量机预测模型讨论了嵌入维数、邻近个数选择以及时空混沌的耦合方式和格子间的耦合强度变化对时空混沌局域预测性能的影响.研究结果表明:局域支持向量机不仅比全局支持向量机、局域零阶预测、局域线性预测等方法具有更好的预测性能,且具有对嵌入维数和邻近个数不敏感的优点;时空混沌的耦合方式和格子间的耦合强度对时空混沌序列的预测性能有明显影响.

TD-ERCS混沌系统的差分分析
Differential cryptanalysis of TD-ERCS chaos

盛利元, 闻 姜, 曹莉凌, 肖燕予
物理学报. 2007, 56 (1): 78-83      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.78
全文: [PDF 217 KB] 下载:(1038)
摘要
基于差分分析基本原理和混沌系统“迭代”与分组密码“轮”的对应关系,提出了迭代差分分布和差分失效指数的概念,用于评估混沌系统抗差分分析的能力.将混沌系统置于“裸”状态,直接分析混沌系统的迭代差分分布,从而测出差分失效指数.研究混沌系统的安全性,差分失效指数是一个普适的可测的重要的系统特征指数.对TD-ERCS和Logistic混沌系统的测试结果表明,在90%的参数变化范围内,TD-ERCS的差分失效指数等于2(理论上的最小值),相比之下,Logistic的差分失效指数等于55;推知,TD-ERCS是一种能自动免疫差分分析的混沌系统.

统一混沌系统的时延模糊控制
Delayed fuzzy control of a unified chaotic system

高 心, 刘兴文
物理学报. 2007, 56 (1): 84-90      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.84
全文: [PDF 250 KB] 下载:(1315)
摘要
在将统一混沌系统表达为T-S模型的基础上, 利用泛函微分方程的Lyapunov-Krasovskii稳定性理论和线性矩阵不等式(LMIs)方法,设计出一个新的带时延状态反馈模糊控制器.仿真结果显示,所设计的控制器能有效地控制统一混沌系统的混沌时间轨迹到其平衡点,且控制简单可靠.

陈氏混沌系统的非反馈控制
Nonfeedback control of Chen’s chaotic system

谌 龙, 王德石
物理学报. 2007, 56 (1): 91-94      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.91
全文: [PDF 154 KB] 下载:(1169)
摘要
通过对陈氏混沌系统施加非共振参数激励实现非反馈混沌控制.将远大于系统特征频率的周期信号作为控制输入,利用平均法和Lyapunov方法证明控制方案的可行性,并得出控制参数应满足的条件.数值研究表明此方法可以使受控系统迅速达到稳定状态,且具有较强的抗干扰性能.

不确定混沌系统的参数识别与同步控制器的backstepping设计
Parameter identification and backstepping design of synchronization controller for uncertain chaotic system

吕 翎, 郭治安, 李 岩, 夏晓岚
物理学报. 2007, 56 (1): 95-100      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.95
全文: [PDF 222 KB] 下载:(1374)
摘要
设计了一种参数观测器,对不确定Rossler系统中的未知参数进行了识别,采用backstepping方法实现了异结构不确定Rossler系统和Coullet系统之间的混沌同步.根据稳定性原理,确定了同步控制器的结构和控制增益的取值范围.仿真模拟结果表明,在参数观测器和backstepping控制器的共同作用下, Coullet系统所有的状态变量严格地跟踪了不确定Rossler系统的混沌轨迹,从而证明了该观测器和控制器的有效性.

耦合的van der Pol振子的极限环幅值控制
Amplitude control of limit cycle of coupled van der Pol oscillator

唐驾时, 萧 寒
物理学报. 2007, 56 (1): 101-105      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.101
全文: [PDF 204 KB] 下载:(1348)
摘要
设计反馈控制器,对一类耦合的van der Pol振子的极限环幅值进行控制. 用近似解析方法求出了控制系统的幅值的控制方程, 得到了控制参数与极限环幅值的函数关系, 使系统的振幅能按需求得到有效地调整. 通过数值计算绘制了在不同控制参数下, 系统响应的时间历程曲线和极限环. 近似解析方法计算得到的结果与数值计算进行了比较,两者是符合的. 这一方法也可以推广应用到其他耦合的van der Pol振子.

中国城市航空网络的实证研究与分析
Empirical study of Chinese city airline network

刘宏鲲, 周 涛
物理学报. 2007, 56 (1): 106-112      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.106
全文: [PDF 321 KB] 下载:(2966)
摘要
以城市为节点,城市间直航线路为边,实证地研究了中国城市航空网络的拓扑性质.研究表明,中国城市航空网络是一个小世界网络,具有短的平均路径长度和大的簇系数,且其度分布服从双段幂律分布.它的度度相关性质与世界航空网络和北美航空网络都不相同.当度较小时,世界航空网络和北美航空网络都是正相关的,但中国城市航空网络未表现出度度相关性;而对于度较大的节点,世界航空网络中其邻点平均度几乎是一个常值,但中国城市航空网络却呈现出负相关性.以往的实证研究暗示,节点具有明确几何位置的网络,如计算机互联网、电力网络等,不表现层次性.但是中国城市航空网络展现出明显的层次性,表明地理因素对其结构演化的影响并不强烈.进一步地,以城市间直航计划每周提供的座位数为边权,研究了网络的含权性质,发现该网络节点度权之间是幂律相关的,相关指数为1.37.

外加电场作用下碳纳米管结构稳定性及结构修饰研究
Study of structure stability and decoration of carbon nanotube under applied electric field

夏明霞, 颜 宁, 李红星, 宁乃东, 蔺西伟, 谢 中
物理学报. 2007, 56 (1): 113-116      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.113
全文: [PDF 165 KB] 下载:(980)
摘要
利用外加电场的方法,对多壁碳纳米管的结构稳定性进行了研究.结果表明当场强达到30 V/nm时,碳纳米管端部的结构失稳,端部碳原子间的π键被打开,外部原子开始进入到碳纳米管的结构中.利用电子显微镜作为纳米加工仪器,通过外加电场的方法在多壁碳纳米管的端部制备了非晶态碳纳米线,形成碳纳米管-纳米线复合结构.碳纳米管和纳米线结合处的σ键作为绝缘界面,形成了电子输运的势垒.

γ-Si3N4在高压下的电子结构和物理性质研究
Electronic structure and physical properties of γ-Si3N4 under high pressure

丁迎春, 徐 明, 潘洪哲, 沈益斌, 祝文军, 贺红亮
物理学报. 2007, 56 (1): 117-122      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.117
全文: [PDF 226 KB] 下载:(1603)
摘要
采用基于密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA-PW91),计算了不同压强下γ-Si3N4的电子结构、光学性质和力学性质.基于计算结果,分析讨论了γ-Si3N4各物理参数随外压力的变化规律.计算表明,γ-Si3N4是一种适合于在高压条件下工作的材料.

电子脉冲在飞秒电子衍射系统中的传输特性
Transfer property of electron pulse in a femto-second electron diffraction system

田进寿, 赵宝升, 吴建军, 赵 卫, 侯 洵, 刘运全, 张 杰
物理学报. 2007, 56 (1): 123-128      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.123
全文: [PDF 348 KB] 下载:(1179)
摘要
优化设计了一套超快电子衍射系统.用轨迹追踪法讨论了光电子在阴极上有150 fs的时间弥散量,及其静态、动态特性(电子束斑、时间弥散、方位角、倾角)在超快电子衍射系统中的传输情况.用Monte Carlo方法对光电子的初始状态进行抽样、用有限差分法计算二维、三维空间电场分布,用有限元法计算磁场分布.
唯象论的经典领域

平行柱体对平面波/高斯波束电磁散射
Electromagnetic scattering of plane wave/Gaussian beam by parallel cylinders

王运华, 郭立新, 吴振森
物理学报. 2007, 56 (1): 186-194      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.186
全文: [PDF 384 KB] 下载:(1462)
摘要
基于等效原理和互易性定理,研究了N个相互平行二维柱体对平面波/高斯波束的电磁散射特性,给出了求解N阶散射场公式.一阶散射可通过求解单个柱体的散射场得到,但对于高阶散射场而言,由于耦合散射的复杂性,很难给出精确的解析解.为了解决这一问题,借助等效原理和互易性定理给出了求解N阶散射场的面积分公式.只要给出柱体的i-1阶散射场及相关目标表面上的等效电流和(或)等效磁流,就可应用此公式求解i阶散射场.应用该近似方法计算了相互平行非均匀等离子体涂层导体圆柱的单/双站散射宽度,讨论了束腰半径、等离子体涂层厚度、电子密度、碰撞频率及雷达频率等对散射结果的影响.

垂直电偶极子在球外侧电磁场的闭合解及验证
The closed solution and verification of the electromagnetic field of a vertical dipole over the sphere

王海龙, 吴 群, 李乐伟, 吴 健, 孟繁义
物理学报. 2007, 56 (1): 195-200      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.195
全文: [PDF 240 KB] 下载:(1301)
摘要
给出了理想导体球外侧垂直电偶极子激励电场的闭合解,解决了直接场的级数表达式的不连续性问题.同球外电磁场直接级数求和表达式的计算结果进行了比较.在相同的电磁模型下,利用闭合解对一种近似方法进行了验证:当垂直电偶极子以及场点在球体表面附近并且频率较低时,这两种方法的计算结果非常一致;当垂直电偶极子以及场点不在球体表面附近并且频率较高时,闭合解的计算结果逐渐出现了近似方法未出现的干涉现象.

两束离轴高斯光束干涉场中的横向光涡旋
Transversal optical vortex in the interference field of two off-axis Gaussian beams

王 莉, 王庆峰, 王喜庆, 吕百达
物理学报. 2007, 56 (1): 201-207      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.201
全文: [PDF 305 KB] 下载:(1214)
摘要
研究了两束离轴高斯光束干涉场中的波前结构以及横向光涡旋.研究表明干涉场中的相位鞍点以及涡旋点的位置与光束的离轴参数、束腰宽度、相位以及相对振幅有关.相位鞍点既可位于涡旋点的内侧,也可以位于涡旋点的外侧,且控制参数取一定值时,相位鞍点将与涡旋点重合.对于离轴光束,XZ平面两侧的相位鞍点与涡旋点相遇时所对应的控制参数并不相同,且XZ平面上相位鞍点相遇时所对应x值,一般情况下与涡旋点相遇时所对应的x值不相同.

多阶光存储的调制原理分析与编码设计研究
Modulation principles and code design for multilevel optical data storage

胡 华, 熊剑平, 徐端颐, 齐国生, 肖家曦, 胡 恒
物理学报. 2007, 56 (1): 208-212      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.208
全文: [PDF 178 KB] 下载:(1462)
摘要
根据编码理论的状态切分算法,提出一种新型的8阶(1,3)游程长度受限码,在最小记录符上能够存储3.0比特的用户数据,并且编码与译码逻辑简明,可用于未来高密度多阶游程长度调制光盘系统.

相反拓扑指数的Laguerre-Gaussian模的产生和模间相互作用的实验研究
Experimental investigation of interaction of two Laguerre-Gaussian modes carrying opposite topological charges

张晓波, 张 巍, 舒方杰, 李永平
物理学报. 2007, 56 (1): 213-217      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.213
全文: [PDF 204 KB] 下载:(924)
摘要
实验研究了带有相反拓扑指数的Laguerre-Gaussian(LG)模间的相互作用,发现含有相反拓扑指数的两个LG模在传播过程中其光场发生变化,观察到随着传播距离的增加,两个LG模的中心位相奇点会逐渐连成为一个弧形暗线形状.实验上验证了带有相反拓扑指数的光学涡流中的螺旋位错在传播过程中会演变为边位错这一理论结果.

采用短相干光数字全息术实现反射型微小物体的三维形貌测量
Three-dimensional surface contouring of reflecting micro-object by digital holography with short-coherence light source

袁操今, 翟宏琛, 王晓雷, 吴 兰
物理学报. 2007, 56 (1): 218-223      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.218
全文: [PDF 331 KB] 下载:(9667)
摘要
针对反射型微小物体,设计了一种可在三维形貌测量中实现微小物体分层记录的短相干光源无透镜傅里叶变换数字全息记录系统,并利用该系统对锥形微孔壁实现了分层记录.该系统可通过调节待测物体的位置,改变全息记录中的物光光程,从而获得重构三维物体所需要的一系列子全息图.该系统具有光路简洁,系统的附加误差小的特点.实验测量的轴向误差约为3.5%,横向误差约为2.6%.此外,在三维重构的过程中,为避免因散斑噪声较大而无法利用位相信息进行三维重构的情况,采用了最小二乘多项式拟合方法,将微小物体的一系列再现强度图像进行三维重构.由于避免了复杂的相位展开,所以不但运算简单,而且具有较强的抗散斑噪声能力.

用SPIDER法测量超宽带钛宝石振荡器的激光脉宽研究
Pulse width measurement of ultra-broad-bandwidth Ti: sapphire oscillator using SPIDER technique

王 鹏, 赵 环, 赵研英, 王兆华, 田金荣, 李德华, 魏志义
物理学报. 2007, 56 (1): 224-228      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.224
全文: [PDF 194 KB] 下载:(1200)
摘要
用SPIDER方法测量了超宽带钛宝石振荡器输出激光的脉宽,得到7.86 fs的测量结果,这是目前国内所报道的仅用啁啾镜补偿色散、直接从振荡器输出的最短激光脉冲.简要介绍了振荡器的基本结构和SPIDER方法测量装置,并对计算得到的光谱相位进行了讨论和分析.

布里渊增强四波混频时域特性的理论研究
Theoretical study on temporal behavior of Brillouin-enhanced four-wave mixing

朱成禹, 吕志伟, 何伟明, 巴德欣, 王雨雷, 高 玮, 董永康
物理学报. 2007, 56 (1): 229-235      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.229
全文: [PDF 342 KB] 下载:(1108)
摘要
通过对布里渊增强四波混频(BEFWM)瞬态耦合波方程的数值求解,描述了共轭输出光的时域调制行为.同时,对能量耦合过程中起决定性作用的声学波的时空演化特征进行了模拟与分析,由此给出BEFWM时域特性物理机理的解释.研究表明,共轭光输出强度的波动与介质内声波场的分布和起伏相关联,共轭光波形调制现象的强弱取决于介质声子寿命、信号及抽运光强度、有效作用长度等诸多参数.

全息明孤子的波导特性
Waveguide induced by bright holographic solitons

张绘蓝, 张光勇, 王 程, 刘时雄, 刘劲松
物理学报. 2007, 56 (1): 236-239      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.236
全文: [PDF 278 KB] 下载:(1021)
摘要
研究了光折变晶体中的全息明孤子所产生的波导的特性,结果表明波导所有可能的导模数依赖于产生波导的全息明孤子光的强度.利用数值计算给出了在不同的孤子强度时波导的导模并考察了波导对导模和正弦余弦波的动态导引.

共振光子晶体中Laue孤子传播的动力学行为
Propagation dynamics of Laue solitons in a resonant photonic crystal

薛春华, 周 骏, 祁义红
物理学报. 2007, 56 (1): 240-244      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.240
全文: [PDF 228 KB] 下载:(820)
摘要
从理论上研究了Laue孤子传播的动力学行为,并通过数值模拟验证了这些行为.结果表明,由于非线性衍射,入射脉冲会分裂产生四种模式,其中产生的Laue孤子的传播行为与一般共振介质中孤子的传播行为相似.

光伏孤子对向传播相互作用研究
Interactions between counter-propagating photovoltaic spatial solitons

江德生, 佘卫龙
物理学报. 2007, 56 (1): 245-251      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.245
全文: [PDF 437 KB] 下载:(892)
摘要
用数值方法研究了对向传播条件下不同频率的光伏孤子的相互作用行为.结果表明,两个不同频率的光伏孤子在对向传播相互作用过程中表现出不同的空间演化动力学特性.共轴对向传播时两孤子光场有着不同的会聚或发散行为,并且依赖于晶体长度;非共轴对向靠近传播孤子的会聚或发散作用有所减弱,但频率较大的孤子对频率较小的孤子有显著的吸引作用,使其发生横向偏移,孤子的演化方式也不同于同向传播的情形.

非线性光学格子中的光束演化研究
Investigation of the beam evolution in nonlinear optical lattice

卓 辉, 傅喜泉, 吴锦花, 文双春
物理学报. 2007, 56 (1): 252-257      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.252
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摘要
研究光学格子中(即在光传输的横截面上存在周期格子势的调制)光束的演化,利用变分原理,求出了光束宽度、振幅、频率啁啾参量随传播距离的演化形式.发现光束宽度与调制周期的比值必须小于一定的值才能形成孤子的传输;同时,还得到了光束在不同的条件下存在着不同的传输过程.光学格子中周期格子的作用有类似非线性的良好的特性,周期格子的引入提供了可以更好地控制格子孤子的形成和传输的参考条件.

光折变空间光孤子的顶侧面观测法
Top- and side-view method for measuring photorefractive spatial optical solitons

王 程, 刘劲松, 张光勇, 刘时雄, 张绘蓝
物理学报. 2007, 56 (1): 258-262      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.258
全文: [PDF 201 KB] 下载:(726)
摘要
基于CCD图像采集技术与计算机软件处理技术,提出了空间光孤子的顶侧面观测法.此方法能够非常直观地显示出光孤子在晶体内部传输时,在水平及垂直方向上不同位置的轮廓图.用这种方法观测到了KNSBN晶体中的二维光伏明孤子,观测结果与理论模拟结果相一致.

聚合物掺杂有机小分子发光二极管的电致发光与杂质陷阱效应
Electroluminescence of polymer doped small-molecules light-emitting diodes and the effects of doping trap

聂 海, 张 波, 唐先忠
物理学报. 2007, 56 (1): 263-267      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.263
全文: [PDF 177 KB] 下载:(1379)
摘要
在新型空穴传输聚合物聚TPD(PTPD)中掺杂电子传输有机小分子荧光染料Rubrene制成薄膜器件.考察了不同掺杂浓度以及不同薄膜厚度器件的电致发光性能,结果表明存在杂质陷阱效应.基于固体中双注入理论,假设杂质陷阱限制在分立能级上,通过求解泊松方程,得到了掺杂器件J-V特性解析模型.该模型的计算值与实验结果一致.

含奇异材料的掺杂一维光子晶体色散关系和空间局域度理论
Dispersion and localization of defect state in one-dimensional photonic crystal consisting of metamaterials

董建文, 陈溢杭, 汪河洲
物理学报. 2007, 56 (1): 268-273      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.268
全文: [PDF 257 KB] 下载:(1397)
摘要
给出了描述掺杂的一维光子晶体结构缺陷态的变化规律及其空间局域度特性的理论表达式.该式对由具有任意色散关系材料组成的、中间掺杂、两边对称的一维光子晶体结构均成立.通过研究含奇异材料的光子晶体组态发现,当缺陷层材料为右手材料时,光子带隙中缺陷态的频移方向随缺陷层厚度的增大而红移;当缺陷层材料是左手材料时,频移方向刚好相反,表现为蓝移.该缺陷态的空间局域度只与两边对称结构有关.两边对称结构含奇异材料的光子晶体的缺陷态比传统右手材料的结构具有更强的空间局域度.

低串扰的多波长光纤光栅色散补偿器
Multi-wavelength dispersion compensator based on fiber gratings with low crosstalk

谭中伟, 曹继红, 陈 勇, 刘 艳, 宁提纲, 简水生
物理学报. 2007, 56 (1): 274-279      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.274
全文: [PDF 189 KB] 下载:(1111)
摘要
分析了光纤光栅色散补偿系统中的串扰,并比较了几种常用的多波长光纤光栅色散补偿器的串扰特性,结合串联的窄带光纤光栅和取样光纤光栅的优点,提出一种抑制光纤光栅色散补偿系统串扰的方法.它通过在邻近信道间引入随机时延差,既能改善取样光纤光栅的线性串扰特性,又能抑制交叉相位调制效应和四波混频等非线性串扰.使用该方法可以得到具有低串扰的多波长光纤光栅色散补偿器.

极化子荧光及其断层扫描对Ti:LiNbO3光波导表征研究
Polaron fluorescence and tomograpy of Ti:LiNbO3 waveguide

张 耘
物理学报. 2007, 56 (1): 280-284      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.280
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摘要
小极化子(Nb4+Li)荧光处于700—950 nm谱段,对不同化学还原程度同组分的纯铌酸锂晶体的研究表明荧光的强度反映了化学还原程度的强弱.从小极化子浅层能级出发,提出以“1中心3级态跃迁”来描述小极化子的受激荧光过程.钛扩散铌酸锂光波导(Ti:LiNbO3)表面还原程度的均匀性可能在波导制造的热扩散过程中被破坏.在对铌酸锂波导表面、深部的扫描结果中,荧光的强度呈现出表面与深部、波导内与外的差异,表面的强度是深部的6—8倍.研究表明,利用非损伤性的极化子荧光谱,对加工过程热处理进行检控是非常有效的.同时,波导内与外的荧光强度差异间接反映了波导的横切面的外形.

有效压缩增益开关DFB激光器光谱线宽的注入时间窗口
The time-window of pulse injection seeding for effective spectra linewidth narrowing of gain-switched DFB laser diodes

王安帮, 王云才, 郭文阁, 张首刚
物理学报. 2007, 56 (1): 285-290      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.285
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摘要
实验与理论研究了外光注入种子脉冲有效压缩增益开关DFB激光器光谱线宽的注入时间窗口.发现只有在增益开关光脉冲建立之前约100 ps的时间窗口内,注入种子脉冲方可以有效压缩增益开关DFB半导体激光器光谱线宽, 并且线宽随着注入光强度的增加而减小,可产生低啁啾的近变换极限的超短光脉冲.实验证实,在此时间窗口内注入种子脉冲,增益开关DFB激光器的光谱线宽从0.46 nm压缩至0.08 nm,时间带宽积从2.46降低至0.70.同时理论研究了增益开关DFB半导体激光器的光谱线宽压缩与种子脉冲的注入时间及强度的关系.

利用锁相环和TV-Rb钟控制飞秒激光脉冲的载波包络相移
Control of carrier-envelope phase offset in femtosecond laser with PLL and TV-Rb clock

韩海年, 张 炜, 佟娟娟, 王延辉, 王 鹏, 魏志义, 李德华, 沈乃澂, 聂玉昕, 董太乾
物理学报. 2007, 56 (1): 291-295      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.291
全文: [PDF 192 KB] 下载:(1306)
摘要
为了实现对锁模飞秒钛宝石激光器的相位控制,采用改进的相移测量装置,使载波包络频移信号的信噪比提高到了40 dB以上.在此优化测量结果的基础上,利用电子锁相环技术,通过PZT改变激光器腔内端镜的倾斜将飞秒激光脉冲的载波包络相位锁定到了微波参考源TV-Rb钟10 MHz标准信号上,同时激光脉冲重复频率也采用另一个PZT控制激光腔长锁定到了同一个TV-Rb钟10 MHz信号上.锁定后的结果显示重复频率的锁定达到了TV-Rb钟本身的稳定度,而载波包络相位锁定后比锁定前稳定度提高了三个数量级.

基于FLM的L波段双波长EDFL的双稳态变换
Bistability-mapping of L-band dual-wavelength erbium-doped fiber laser based on fiber loop mirror

毛庆和, 冯素娟, 蒋 建, 朱宗玖, 刘文清
物理学报. 2007, 56 (1): 296-300      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.296
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摘要
提出和验证了一种L波段双波长掺铒光纤激光器(EDFL)双稳态控制变换和双波长开关切换的方法.将偏振控制器(PC)插入基于3 dB光纤耦合器的光纤环镜(FLM)中,并将该FLM用作L波段双波长级联线形耦合腔EDFL的公共腔镜,结果表明,调节PC可以改变FLM的反射率,实现对EDFL双稳态特性的有效控制,且双稳态特性随FLM反射率呈单调变化.利用这一性质,提出并证实,对于处在FLM最大反射率对应的双稳态第一跃变点和最小反射率对应的双稳态第二跃变点之间的任意固定抽运光功率,调节PC可实现两个稳态之间的相互变换和双波长之间的相互切换.

基于谐振吸收效应的单模单偏振光子晶体光纤研究
Numerical investigation on single-mode single-polarization photonic crystal fiber using resonant absorption effect

刘小毅, 张方迪, 张 民, 叶培大
物理学报. 2007, 56 (1): 301-307      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.301
全文: [PDF 292 KB] 下载:(1072)
摘要
提出了一种基于谐振吸收效应的单模单偏振光子晶体光纤,阐述了其工作原理,并利用全矢量有限元法对其模场分布、限制损耗、工作带宽、消光比等基本特性进行了数值模拟. 数值结果表明这种结构可以获得很高的单模单偏振工作带宽,并能以较低的损耗代价实现极高的消光比.讨论了结构设计参量对光纤性能的影响.研究结果对设计新型的高性能单模单偏振光纤具有一定的指导意义.

基于激光瞬态特性的气体浓度光纤传感器
A fiber sensor for measuring gas concentration based on laser’s transient regime

郭文刚, 杨秀峰, 罗绍均, 李勇男, 涂成厚, 吕福云, 王宏杰, 李恩邦, 吕 超
物理学报. 2007, 56 (1): 308-312      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.308
全文: [PDF 219 KB] 下载:(1391)
摘要
报道了一种基于掺铒光纤激光器瞬态特性的新型气体浓度传感器.用光纤环全反镜和光纤Bragg光栅(FBG)构成F-P线形腔,通过调节光栅的反射波长,使激光激射波长落在C2H2的一个较强的吸收峰1531.56 nm.激光激射延迟时间与激光器谐振腔损耗密切相关,气体浓度的改变将引起谐振腔损耗的改变,通过测量激光激射延迟时间可以获得气体的浓度.该装置分辨率及灵敏度由抽运光脉冲的高功率电平和低功率电平决定,传感器的动态测量范围由抽运光高功率电平决定.当高功率和低功率电平分别为25 mW和5.9 mW时,该传感器的灵敏度和分辨率分别为100 ppm/μs和20 ppm.

激光超声方法研究固-固界面波传播特性
Study on solid-solid interface waves with laser ultrasonics

韩庆邦, 钱梦騄, 朱昌平
物理学报. 2007, 56 (1): 313-320      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.313
全文: [PDF 307 KB] 下载:(1175)
摘要
对界面波的传播特性进行了理论及实验研究.首先探讨了界面波的求根问题,基于黎曼面分析,给出了求解界面波特征方程所有根的一般方法.理论上对三种常见的界面波——Stoneley波,Leaky Rayleigh及Leaky Interface波传播机理进行了分析,描述了三种界面波的波矢及位移势在两种介质中的状态.最后基于光弹效应原理, 利用全光学的激光超声手段对界面波进行了实验测量,实测结果与理论符合很好.

激光在管道中激发周向导波的有限元模拟
Finite element simulation of laser-generated circumferential waves in hollow cylinder

赵 艳, 沈中华, 陆 建, 倪晓武
物理学报. 2007, 56 (1): 321-326      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.321
全文: [PDF 231 KB] 下载:(1211)
摘要
以超声的热弹激发机理为基础,建立了模拟激光在管道中激发周向导波的有限元模型.为了验证模型的正确性,根据Gao等人报道的实验条件[J. Appl. Phys. 91, 6114 (2002)]进行了模拟,理论模拟结果与Gao等人的实验结果符合很好,说明本数值模型的正确性.在此基础上,模拟激光在不同厚度、不同曲率半径的管道内激发的周向导波波形,同时分析了激光在管道中激发的周向导波波形与平板中激发Lamb波的差异,以及管道厚度和曲率半径对激光激发周向导波的影响.
流体、等离子体和放电

O3+与氦原子碰撞过程的CTMC计算
CTMC calculation of O3++He impact processes

刘春雷, 何 斌, 颜 君, 王建国
物理学报. 2007, 56 (1): 327-332      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.327
全文: [PDF 437 KB] 下载:(1017)
摘要
应用经典径迹蒙特卡罗方法研究了O3+离子与氦原子碰撞的各种反应过程.基于使用多个系统总能量U值,对初始电子的微正则分布进行了优化,使其更接近于量子力学的径向空间分布.作为检验,首先在独立电子模型近似下计算了He2+与氦原子碰撞的各种反应过程,通过与实验的比较,发现对氦原子靶,优化极大地提高了计算精度.计算了O3+与氦原子随入射离子能量变化的各种反应过程截面,特别是单电子丢失、双电子丢失的总截面,以及转移电离截面与单俘获截面的比值,并与实验进行了比较,发现单双电子丢失截面与实验符合得很好,但在大于200 keV/u的能区,转移电离截面与单俘获截面的比值与实验有较大的差距,这表明独立电子模型需要进一步改进.

强流脉冲离子束烧蚀等离子体向背景气体中喷发的数值研究
Numerical research on intense pulsed ion beam ablation plasma expansion into ambient gases

吴 迪, 宫 野, 刘金远, 王晓钢, 刘 悦, 马腾才
物理学报. 2007, 56 (1): 333-337      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.333
全文: [PDF 410 KB] 下载:(1237)
摘要
强流脉冲离子束辐照靶材产生烧蚀等离子体向背景气体中传播与向真空中传播不同,包括喷发等离子体与背景气体的相互作用.本文建立了该过程的二维气体动力学模型,计算了等离子体向压强范围从10-6大气压到大气压背景气体中传播时的情况.结果表明,背景气体压强不同时,等离子体传播的现象也不相同.向真空中可以自由膨胀,向大气压中膨胀受限;当背景气压在千分之一大气压左右时,等离子体在背景气体中形成“雪犁”状,羽状等离子体出现快速和慢速传播分离现象.

“强光一号”装置上部分Z箍缩实验结果的物理分析
Physical analysis of the certain results in Z-pinch experiments on the “Qiang Guang-I” generator

宁 成, 丁 宁, 杨震华
物理学报. 2007, 56 (1): 338-345      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.338
全文: [PDF 295 KB] 下载:(960)
摘要
从原子的电离能和维持等离子体所需能量出发,给出了估算任一元素材料,要产生任一壳层的X射线辐射,每个离子(原子)所需要的基本能量和要达到的内爆箍缩速度的方法.对“强光一号”加速器上典型的氪喷气和部分钨丝阵Z箍缩实验的电流和电压波形所蕴涵的丰富物理信息进行了分析,得到了电感和洛伦兹(Lorentz)力做功等物理量的变化规律以及负载参数变化对它们的影响.该电感与基于壳层模型计算出的电感有较大的差异.前者随箍缩开始而缓慢增大,甚至在箍缩到心和飞散后还在增大,最后大致稳定在100 nH附近.差异可能是由于壳层模型过于简化和电流电压的测点同负载有一定的距离而造成的.当丝阵直径为8 mm时,洛伦兹力做功最大;当丝阵直径相同时,丝数较大时,洛伦兹力做功也较大.同时还对该加速器的喷气和丝阵负载的线质量进行了优化,表明也是直径为8 mm的钨丝阵为最佳负载,这同实验的优化结果也一致.

飞秒激光-金属薄膜靶相互作用中靶前后超热电子能谱的比较
A comparison of energy distribution of hot electrons from the front and the rear sides of targets during the interaction of femtosecond laser with foil targets

蔡达锋, 谷渝秋, 郑志坚, 周维民, 焦春晔, 温天舒, 淳于书泰
物理学报. 2007, 56 (1): 346-352      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.346
全文: [PDF 291 KB] 下载:(1359)
摘要
采用电子谱仪测量了飞秒激光-金属薄膜靶相互作用中靶前和靶后产生的超热电子能谱.结果显示:靶前超热电子能谱的峰出现在约430 keV处,靶后超热电子能谱的峰出现在约175 keV处;靶前超热电子的有效温度分别为218 keV和425 keV,靶后超热电子能谱出现“软化”现象,其有效温度分别为96 keV和347 keV.靶前和靶后超热电子能谱明显不同是由于超热电子输运穿越过密等离子体和冷材料的靶,并在靶后建立Debye鞘,鞘电场使靶后超热电子能谱峰向低能端移动,鞘电场和自生磁场导致靶后超热电子能谱产生“软化”,估算出的鞘电场小于激光电场.

超短脉冲强激光与固体靶相互作用中Kα射线的实验研究
Experimental study on Kα X-ray emission from intense femtosecond laser-solid interactions

徐妙华, 陈黎明, 李玉同, 远晓辉, 刘运全, Kazuhisa Nakajima, Toshi Tajima, 王兆华, 魏志义, 赵 卫, 张 杰
物理学报. 2007, 56 (1): 353-358      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.353
全文: [PDF 235 KB] 下载:(960)
摘要
在相对论激光强度下,对p偏振30 fs激光与固体Cu靶相互作用中产生的Kα射线进行了实验研究.采用刀边成像技术和单光子计数X射线CCD相结合的探测装置,在单发激光脉冲打靶时同时得到X射线源的尺寸、能谱以及Kα光子的转换效率等多种信息.实验结果与Reich等人的理论计算结果有明显的差异,Kα光子的能量转换效率在激光功率密度为1.6×1018W/cm2的条件下达到最大值7.08×10-6/sr.根据这一结果并结合蒙特卡罗程序,推断出在这一聚焦光强下激光能量转换为前向超热电子的效率约为10%.

激光等离子体的电子温度对Thomson散射离子声波双峰的影响
Infulence of electron temperature on the two peaks of Thomson scattering ion-acoustic waves in laser plasmas

于全芝, 李玉同, 蒋小华, 刘永刚, 王哲斌, 董全力, 刘 峰, 张 喆, 黄丽珍, C. Danson, D. Pepler, 丁永坤, 傅世年, 张 杰
物理学报. 2007, 56 (1): 359-365      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.359
全文: [PDF 275 KB] 下载:(1118)
摘要
通过对不同激光条件产生的等离子体进行Thomson散射实验诊断,发现在距靶面为150 μm的临界密度面内,离子声波双峰强度出现明显的不对称性,而且强峰的位置发生了转移:当等离子体的电子温度较高时,强峰出现在短波方向;当等离子体电子温度较低时,强峰出现在长波方向.光的拉曼散射效应对应地解释了离子声波的双峰结构、双峰强度不对称性及强峰出现的位置.建立了光的拉曼散射与电子的Thomson散射的对应关系.

真空中微波等离子体喷流电子数密度分布规律实验研究
Diagnostic study on the electron density distribution of microwave plasma jet in vacuum environment

杨 涓, 刘文一, 朱国强, 毛根旺
物理学报. 2007, 56 (1): 366-370      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.366
全文: [PDF 220 KB] 下载:(1265)
摘要
为了准确诊断真空中微波等离子体喷流的电子数密度,利用统一的发射和单郎缪尔探针测量等离子体的空间电位,再测量等离子体的电流-电压特性曲线.根据空间电位测量结果,在等离子体的电流-电压特性曲线上能准确地获取饱和电流,从而处理出电子数密度.最后的诊断实验表明,当真空环境压强为2—6 Pa、等离子体发生器以60 W以下的微波功率击穿流量范围是42—106 mg/s的氩气时,所产生的微波等离子体喷流中电子数密度分布在1×1016—7.2×1016/m3范围内.
核物理学

三体核力重排项的同位旋效应
Isospin dependence of three-body force rearrangement contribution

左 维, 徐忠锋
物理学报. 2007, 56 (1): 129-136      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.129
全文: [PDF 311 KB] 下载:(1060)
摘要
在同位旋相关的Brueckner理论框架内, 研究了三体核力重排贡献对同位旋对称势及其动量相关性和密度依赖性的影响,特别是研究了三体核力重排效应对于非对称核物质中质子和中子有效质量同位旋劈裂的影响. 结果表明: 三体核力重排效应对质子和中子单核子势均具有排斥性,而且其贡献随动量和密度增加而迅速增大. 在低密度区域,三体核力重排贡献对同位旋对称势的影响相当小,然而随着密度的升高,三体核力重排效应的贡献显著增强. 在高密度区域,三体核力重排效应使得同位旋对称势明显增大,而且当密度足够高时,三体核力重排贡献甚至导致对称势的动量相关性质发生改变. 三体核力的重排效应对核子有效质量同位旋依赖性的影响是使高密度丰中子核物质中质子-中子有效质量同位旋劈裂的幅度显著减小.

动量空间中能质子-12C弹性散射截面和自旋量的研究
A study of the cross sections and the spin observables for proton-12C elastic scattering in momentum space in the intermediate energy region

邓一兵, 王世来
物理学报. 2007, 56 (1): 137-142      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.137
全文: [PDF 234 KB] 下载:(856)
摘要
在KMT理论框架下,应用微观的动量空间一级光学势,包括了库仑修正,自旋关联,NN振幅反对称,离壳效应,核子反冲和结合能转换,Lorentz不变的角变换.在整个中能区域系统地计算了质子-12C弹性散射微分截面和自旋观测量,并与实验数据及Glauber理论框架下或已有的其他理论计算结果做了比较,其结果显示,在200—1000MeV,该理论与实验结论符合程度较好.

单颗粒CVD金刚石的场发射
Field emission from single diamond particle

元 光, 郭大勃, 顾长志, 窦 艳, 宋 航
物理学报. 2007, 56 (1): 143-146      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.143
全文: [PDF 165 KB] 下载:(1001)
摘要
利用改造的扫描电子显微镜(SEM)设备,在SEM腔体中利用钨(W)探针测试了单颗粒金刚石的I-V与场发射特性,结果表明结晶良好的金刚石的I-V特性服从欧姆定律,而孤立的菜花状金刚石颗粒(cauliflower-like diamond)的I-V特性基本符合Pool-Frenkel输运特性.场发射特性表明,结晶良好的金刚石薄膜基本没有场发射,而孤立的菜花状的金刚石颗粒具有一定的场发射.CVD金刚石的场发射过程中,缺陷对电子的输运起主导作用.
原子和分子物理学

SiO2分子的基态(X1A1)结构与分析势能函数
Structure and analytic potential energy function for the ground state of SiO2 molecule

伍冬兰, 程新路, 杨向东, 谢安东, 余晓光, 邓小辉
物理学报. 2007, 56 (1): 147-151      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.147
全文: [PDF 207 KB] 下载:(1450)
摘要
应用群论及原子分子反应静力学方法推导了SiO2分子的电子态及其离解极限,采用B3P86方法,在6-311G**水平上,优化出SiO2基态分子稳定构型为单重态的C2V构型,其平衡核间距Re=RSi—O=0.1587 nm,∠OSiO=111.2°,能量为-440.4392 a.u..同时计算出基态的简正振动频率:对称伸缩振动频率ν(B2)=945.4cm-1,弯曲振动频率ν(A1)=273.5 cm-1和反对称伸缩振动频率ν(A1)=1362.9cm-1.在此基础上,使用多体项展式理论方法,导出了基态SiO2分子的全空间解析势能函数,该势能函数准确再现了SiO2(C2V)平衡结构.

类镍等电子系列离子M1,M2,E2禁戒跃迁特性的理论研究
Theoretical study of forbidden M1, M2, E2 transitions for highly charged Ni-like ions

万建杰, 颉录有, 董晨钟, 蒋 军, 颜 君
物理学报. 2007, 56 (1): 152-159      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.152
全文: [PDF 313 KB] 下载:(1078)
摘要
利用基于全相对论框架下的多组态Dirac-Fock理论方法发展起来的程序包GRASP92和新发展的处理辐射跃迁过程的程序REOS99,计算了类镍等电子系列离子(Z=45—95)的基组态3s23p63d101S0以及低激发组态3s23p63d94l,3s23p53d104l和3s3p63d104l(l=s,p,d,f)的能级及其向基态的M1,M2,E2禁戒跃迁概率.通过分析高离化类镍离子在特定的原子序数范围内由于存在能级交叉而产生的强组态相互作用,解释了高离化类镍离子禁戒跃迁概率的反常变化现象,探讨了禁戒跃迁概率受强组态相互作用影响而变化的一般规律.

产生纳米级暗中空光束的方法研究
A method of acquiring a dark hollow beam of nanometer level

闫长春, 薛国刚, 刘 诚, 陈 浩, 崔一平
物理学报. 2007, 56 (1): 160-164      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.160
全文: [PDF 261 KB] 下载:(1186)
摘要
用时域有限差分法,给出光纤头近场区电场强度模的空间分布.讨论了当光纤纤芯分别取不同尺寸时,对此空间光场强度的影响.要想得到较大范围的暗中空光束,必须增加光纤纤芯尺寸.并且,对光纤纤芯尺寸取一较大值和光纤中空区域尺寸取一较小值时的情况进行讨论,可得在光纤头附近可以出现与光纤中空区域尺寸大小相当的暗斑(101 nm量级).但是,暗中空光束中背景光较强.为此,将光纤的空心设计为金属. 发现此时中心暗斑的背景光明显减弱,在近场区域可获得较为理想的暗中空光束.如进一步缩小光纤中空区域尺寸,可以在光纤头附近获得暗斑更小甚至纳米量级的暗中空光束.为获得一种纳米量级的暗中空光束提供一种方法.

以慢原子束方式进行原子转移的双磁光阱系统
A double magneto-optical trap system using a slow atomic beam for atom transfer

周蜀渝, 徐 震, 周善钰, 王育竹
物理学报. 2007, 56 (1): 165-169      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.165
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摘要
建立了一套用于玻色-爱因斯坦凝聚实验的铷原子双磁光阱装置.从低速强源中获得慢原子束,向超高真空磁光阱进行原子转移.低速强源磁光阱与超高真空磁光阱之间可维持3个量级的压强差,超高真空磁光阱的真空度最高可达1×10-9 Pa. 慢原子束的束流通量达1×109/s. 约4×10887Rb原子被装载到超高真空磁光阱中.还讨论了两种典型情况下磁光阱中装载的最大原子数.

甲基橙-银胶体系pH和氯离子效应的光谱研究
Spectroscopy studies of methyl orange on silver colloids: pH and Cl effects

张爱平, 方 炎
物理学报. 2007, 56 (1): 170-177      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.170
全文: [PDF 342 KB] 下载:(7337)
摘要
研究了甲基橙-银胶体系的光吸收和光致发光信号随pH值和加入氯离子的变化规律.实验发现随着pH值的增加, 分子的荧光发射峰与银胶的光吸收峰的重叠增大, 引起体系中能量转移效率的增加, 即428 nm分子荧光峰的淬灭和560 nm聚集体的特征光致发光峰增强现象的加剧.另外, 不同pH值下氯离子的加入都会使染料分子更加密集的吸附在胶体银颗粒表面, 形成分子吸附更加紧密的聚集体, 造成体系中受表面吸附分子影响的光致发光峰获得了极大的增强.同时, 因聚集体表面吸附层染料分子对入射光的大量吸收, 导致到达内核银表面的入射光强度减弱, 致使体系能量转移通道在一定程度上受阻, 表现为428 nm荧光峰的淬灭幅度减小.参照分子聚集体的形成理论, 接合体系光谱的变化, 从pH值的改变和Cl-的加入对分子结构及加剧聚集体的形成等方面的影响来解释发光和光吸收的显著变化.

Al2O3Hx(x=1—3)分子团簇的结构与光谱研究
Study on the structure and stability of the Al2O3Hx(x=1—3) molecules by density function theory

谌晓洪, 高 涛, 朱正和, 罗顺中
物理学报. 2007, 56 (1): 178-185      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.178
全文: [PDF 283 KB] 下载:(1270)
摘要
用密度泛函理论(DFT)的B3lyp方法在6-311++g(d,p)水平上对Al2O3Hx(x=1—3)分子的几何构型, 电子结构, 振动频率等性质进行了系统研究. 并给出了它们可能基态结构的总能量(ET), 零点能(Ez), 摩尔热容(Cv), 标准熵(S), 原子化能(ΔEm), 垂直电离能(IP)及垂直电子亲和能(EA). Al2O3H和Al2O3H2分子可能的基态的几何构型都为平面结构. Al2O3H3的两个可能为基态的几何构型都是在立体Al2O3(D3h)的几何结构基础上加三个氢原子构成. 这三个分子的能量最低结构为Al2O3H(2A′)Cs, Al2O3H2(1A′) Cs, Al2O3H3 (2A) C1.
凝聚物质:结构、热学和力学性质

Al互连线和Cu互连线的显微结构
Microstructures of Al and Cu interconnects

王俊忠, 吉 元, 王晓冬, 刘志民, 罗俊锋, 李志国
物理学报. 2007, 56 (1): 371-375      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.371
全文: [PDF 262 KB] 下载:(1652)
摘要
利用电子背散射衍射(EBSD)技术,测量了由反应离子刻蚀工艺(RIE)制备的Al互连线和大马士革工艺(Damascene)制备的Cu互连线的显微结构,包括晶粒尺寸、晶体学取向和晶界特征.分析了Cu互连线线宽,及Al和Cu互连线退火工艺对互连线显微结构及电徙动失效的影响.

熔体初始温度对液态金属Na凝固过程中微观结构影响的模拟研究
Simulation study of effects of initial melt temperature on microstructure of liquid metal Na during solidification processes

侯兆阳, 刘让苏, 王 鑫, 田泽安, 周群益, 陈振华
物理学报. 2007, 56 (1): 376-383      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.376
全文: [PDF 349 KB] 下载:(1107)
摘要
采用分子动力学方法对熔体初始温度热历史条件对液态金属Na凝固过程中微观结构的影响,进行了模拟研究,并采用双体分布函数g(r)曲线、键型指数法和原子团类型指数法对凝固过程中的微观结构进行了分析.结果表明:液态金属Na在不同熔体初始温度条件下以1×1011K/s冷速凝固时,均形成晶化结构,其中1661和1441键型或体心立方基本原子团(14 6 0 8)在凝固过程中对微观结构的转变起决定性作用.同时发现:熔体初始温度对凝固微结构有显著影响,而对液态和过冷态的微观结构影响并不明显,只有在晶化起始温度Tc附近才充分地展现出来.不同熔体初始温度对凝固结构的晶化程度有不同的影响,虽其影响程度是随着熔体初始温度的下降呈非线性变化关系的,但仍表明是可以通过改变熔体初始温度来加以控制的.原子团类型指数法(比键型指数法)更进一步表征了晶化体系中原子团的结构特征,将有利于对液态金属凝固过程中微观结构的转变机理进行更为深入的研究.

稀有气体原子在纳米碳管中的周期性振荡
Periodic oscillation of rare-gas atoms in carbon nanotubes

金年庆, 张海燕, 李世影, 曾祥华
物理学报. 2007, 56 (1): 384-388      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.384
全文: [PDF 176 KB] 下载:(991)
摘要
采用TLHT势和经典分子动力学方法研究了稀有气体原子进入单壁纳米碳管(SWCNT)的动力学过程,计算得出SWCNT能吸入稀有气体原子(He,Ne,Ar,Kr,Xe)的管径阈值r0分别为6.3 ?,7.0 ?,8.6 ?,8.6 ?,8.6 ?,同时计算了对应的每种稀有气体原子能封装在不同管径的SWCNT中的最大初始动能Ek0.计算给出有趣的结果是封装在纳米碳管中的稀有气体原子在管中不停地作周期性振荡,振荡周期与原子进入管中的能量无关,振幅与原子进入管中的能量有关,即振幅随着入射能量的增加而增加.分析表明:给定合适类型的碳管,具有很小初始动能的稀有气体原子可在碳管中稳定的周期性振荡,其振荡频率可达GHz.

氦泡生长实验数据的反演模拟计算方法
A new inversion simulation method for analyzing experimental data of helium bubble growth in materials

郑 晖
物理学报. 2007, 56 (1): 389-394      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.389
全文: [PDF 214 KB] 下载:(978)
摘要
介绍了基于“迁移-合并”机理的氦泡生长理论模型与蒙特卡罗模拟方法,还研制了以上述算法为正算方式,对实验数据进行反演的迭代方法.最后应用这些方法对钯中氦泡生长实验数据进行了反演模拟计算,得到了氦泡半径与迁移速率的关系,并对计算结果作了分析.

硼/氮原子共注入金刚石的原子级研究
Atomic-scale study of boron-nitrogen co-doping into diamond

李荣斌
物理学报. 2007, 56 (1): 395-399      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.395
全文: [PDF 208 KB] 下载:(955)
摘要
利用Tersoff势和分子动力学方法研究了室温下500 eV的能量粒子硼(4个)和氮(8个)共注入金刚石晶体中晶体结构的变化特征和缺陷分布特征.结果表明:粒子注入金刚石后产生的空位比间隙原子更靠近晶体的近表层分布;间隙原子主要以四面体间隙(T形)和哑铃状分裂间隙的形式存在于晶体中,T形间隙结构更容易存在,并且大部分间隙原子富集在空位的周围;注入金刚石中的硼原子和氮原子有78%左右处于替代位置,硼、氮原子之间的键长比完整金刚石结构的键长短13%,硼氮原子成键有利于减少金刚石晶格的畸变程度.

薄膜体内缺陷对损伤概率的影响
Effect of bulk inclusion in films on damage probability

夏志林, 邵建达, 范正修
物理学报. 2007, 56 (1): 400-406      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.400
全文: [PDF 261 KB] 下载:(1000)
摘要
由实验中得到的激光损伤概率与表面杂质密度的关系出发,结合XRD测试和激光损伤测试的结果,得到体缺陷或杂质破坏起主导作用的损伤机理.将激光作用时杂质吸收的热学和力学过程与杂质分布的统计规律结合起来,得到了深埋于薄膜内部的杂质诱导薄膜损伤概率与杂质密度、激光功率密度以及薄膜厚度的关系.该模型认为能诱导薄膜破坏的杂质尺寸范围与杂质填埋深度有关,所以不同深度处能诱导薄膜损伤的杂质密度不一样,理论结果与实验结果符合得很好.该理论模型还可以很好地解释损伤形貌.

铜-铝扩散焊及拉伸的分子动力学模拟
Molecular dynamics simulation of the diffusion bonding and tensile behavior of a Cu-Al interface

刘 浩, 柯孚久, 潘 晖, 周 敏
物理学报. 2007, 56 (1): 407-412      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.407
全文: [PDF 396 KB] 下载:(1929)
摘要
采用分子动力学方法模拟了铜-铝扩散焊过程,分析了理想平面铜-铝试件(001)晶面间扩散焊的过渡层厚度,并利用径向分布、键对分析方法分析了在不同的降温速率下过渡层的结构变化.降温速率大时,过渡层保持原有无序结构,降温速率小时,过渡层从无序结构向面心立方结构转变.还对扩散焊后的铜-铝试件进行了拉伸模拟,并与尺寸大小相近的单晶铜和单晶铝的拉伸模拟结果进行比较.结果发现焊接后的强度比单晶铝和单晶铜的强度都要小,最大应变值也小.

α-Fe裂纹的分子动力学研究
Molecular dynamics simulation of fracture in α-iron

曹莉霞, 王崇愚
物理学报. 2007, 56 (1): 413-422      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.413
全文: [PDF 721 KB] 下载:(2356)
摘要
通过分子动力学方法,模拟了α-Fe裂纹的单轴拉伸实验中的形变过程.研究了不同晶体取向裂纹的形变特点和断裂机理,观察到各种形变现象,如位错形核和发射,位错运动,堆垛层错或孪晶的形成,纳米空洞的形成与连接等.计算结果表明,裂纹扩展是塑性过程和弹性过程相结合的过程,其中塑性过程表现为由裂尖发射的位错导致的原子切变行为,而弹性过程的发生则是由无位错区中的原子断键所导致.同时还研究了α-Fe裂纹的形变特点和断裂机理与温度场和应力场的依赖关系.

冲击压缩下非均质脆性固体的弛豫破坏研究
A delayed failure of inhomogenous brittle material under shock wave compression

陈登平, 贺红亮, 黎明发, 经福谦
物理学报. 2007, 56 (1): 423-428      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.423
全文: [PDF 241 KB] 下载:(1203)
摘要
通过平板冲击实验研究了富含微缺陷的非均质脆性固体的冲击压缩响应特性.选取“强角闪石化橄榄二辉岩”作为样品材料,利用激光速度干涉仪测量样品后自由面的速度历史,在冲击加载应力远低于样品材料Hugoniot弹性极限的条件下,观测到了表征破坏波出现的再加载信号,并且该破坏波的速度远大于玻璃中破坏波的速度,以接近于冲击波的速度在样品内向前传播,其形成机理与玻璃样品中的破坏机理不同,称之为“就位扩展机理”.采用同一冲击加载应力(~3.9GPa)作用于不同厚度的样品,获得了破坏波穿过样品的运动过程,确定出样品中破坏波的轨迹线近似为一条不过原点的直线,相应的产生此破坏波的弛豫时间约为0.5 μs.

三元合金缺陷层对有限超晶格中局域界面光学声子模的影响
Influence of ternary mixed crystal defect layer on the localized interface optical-phonon modes in a finite superlattice

王新军, 王玲玲, 黄维清, 唐黎明, 邹炳锁, 陈克求
物理学报. 2007, 56 (1): 429-436      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.429
全文: [PDF 367 KB] 下载:(892)
摘要
在宏观介电连续近似下,采用转移距阵方法,研究了三元合金缺陷层对有限超晶格中局域界面光学声子模的影响.在这种有限超晶格结构中,可以清楚地看到所有界面模的演化轨迹.结果表明:存在两类局域模,它们的宏观静电势波函数分别局域在缺陷层和表面层附近,且这些模随着超晶格组分层和缺陷层的相对厚度和介电常数的改变,其局域位置和特性发生显著变化.此外,发现虽然能隙中局域模的数目不守恒,但所有界面模的总数守恒.

边界条件对介电量子波导中声子输运性质的影响
Effect of boundary conditions on phonon transmission in a dielectric quantum waveguide

唐黎明, 王 艳, 王 丹, 王玲玲
物理学报. 2007, 56 (1): 437-442      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.437
全文: [PDF 260 KB] 下载:(1443)
摘要
运用散射矩阵方法,研究了Neumann边界条件和Dirichlet边界条件在低温下对结构不连续的纳米结构中的声学声子输运系数的影响.数值结果表明,当边界条件不同时,声学声子输运系数会有极大的不同;在一定的结构条件下,由于声子模与模的耦合作用,出现了共振透射和禁止频带.

压力对非晶铜形成影响的分子动力学模拟
Molecular dynamics simulation of the pressure effect on the formation of glassy Cu

赵九洲, 刘 俊, 赵 毅, 胡壮麒
物理学报. 2007, 56 (1): 443-445      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.443
全文: [PDF 119 KB] 下载:(1268)
摘要
用分子动力学模拟法研究了Cu熔体在冷却过程中形成非晶的能力. 结果表明,压力使Cu熔体在冷却过程中形成晶体的倾向增加. 高压下冷却形成的Cu非晶中含有较多的晶态原子团,有序度较高.

异质扩散过程中ES势垒的计算
Computation of the Ehrlich-Schwoebel barrier to adatom diffusion in heteroepitaxial systems

李佳阳, 李融武, 孙俊东, 刘绍军
物理学报. 2007, 56 (1): 446-451      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.446
全文: [PDF 202 KB] 下载:(1063)
摘要
利用分子动力学中的静态结构计算方法对Pd,Ag及Cu原子在面心立方铜的台阶表面扩散过程中的Ehrlich-Schwoebel(ES)势垒进行了模拟计算,研究了各种台阶表面情况下增原子扩散过程中的ES势垒;讨论了与衬底互溶的金属和与衬底不互溶的金属增原子扩散的ES势垒的异同,并将模拟结果与同质情况的研究结果进行了对比. 结果表明: 1)在同质和异质扩散过程中ES势垒随着台阶高度的变化关系是相似的,即随着台阶高度的增加,ES势垒逐渐增加;当台阶高度达到某一高度时ES势垒将趋于定值. 2)在跳跃机理下,与Cu互溶的金属(Pd)在Cu表面台阶上扩散的ES势垒最大,其次是Cu,最小的是与Cu不互溶的金属 (Ag);而在交换机理下,与Cu不互溶的金属(Ag)在Cu表面台阶上扩散的ES势垒最大,其次是Cu,最小的是与Cu互溶的金属(Pd). 3)对大多数台阶的情况,交换机理支配着原子在台阶边缘的扩散行为;且表面台阶高度对交换扩散过程影响较大.

Cu-Au体系非对称异质外延行为的分子动力学研究
Study on asymmetricall epitaxial behavior of Cu-Au system by molecular dynamics simulation

张 超, 孟 旸, 颜 超, 唐 鑫, 王永亮, 张庆瑜
物理学报. 2007, 56 (1): 452-458      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.452
全文: [PDF 437 KB] 下载:(918)
摘要
利用分子动力学模拟方法研究了Cu/Au(001)和Au/Cu(001)异质外延岛的演化行为. 研究结果显示:Cu-Au体系的相互外延行为呈现出明显的非对称性. Cu在Au(001)基体表面可以形成完整的外延结构,而Au在Cu(001)基体表面外延将导致失配位错的出现. 导致非对称外延生长行为的根本原因是外延岛的应变状态的差异和外延岛自身性质的不同. 随着外延岛的长大,Cu外延岛与Au(001)基体的微观失配度由最初的接近宏观失配度的9%左右迅速单调下降,并最终趋于晶格匹配;而Au在Cu(001)基体表面外延的微观失配度则呈现出振荡增加趋势. Cu/Au(001)体系的基体形变主要发生在外延岛的边缘,而Au/Cu(001)体系的基体形变主要发生在外延岛内部所对应的区域.

Si3N4的晶体化和ZrN/Si3N4纳米多层膜的超硬效应
Crystallization of Si3N4 and superhardness effect of ZrN/Si3N4 nano-multilayers

赵文济, 董云杉, 岳建岭, 李戈扬
物理学报. 2007, 56 (1): 459-464      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.459
全文: [PDF 258 KB] 下载:(1029)
摘要
研究了Si3N4层在ZrN/Si3N4纳米多层膜中的晶化现象及其对多层膜微结构与力学性能的影响. 一系列不同Si3N4层厚度的ZrN/Si3N4纳米多层膜通过反应磁控溅射法制备. 利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能. 结果表明,由于受到ZrN调制层晶体结构的模板作用,溅射条件下以非晶态存在的Si3N4层在其厚度小于0.9 nm时被强制晶化为NaCl结构的赝晶体,ZrN/Si3N4纳米多层膜形成共格外延生长的柱状晶,并相应地产生硬度升高的超硬效应. Si3N4随层厚的进一步增加又转变为非晶态,多层膜的共格生长结构因而受到破坏,其硬度也随之降低.
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质

Be(0001)薄膜中的量子尺寸效应与吸附氢的第一性原理计算
First-principles calculation of Be(0001) thin films: quantum size effect and adsorption of atomic hydrogen

宋红州, 张 平, 赵宪庚
物理学报. 2007, 56 (1): 465-473      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.465
全文: [PDF 410 KB] 下载:(1396)
摘要
通过基于密度泛函理论的第一性原理方法对铍自由表面的电子结构及表面原子氢的吸附能作了详细计算,给出Be(0001)薄膜的电子结构、表面能、电子功函数、层间弛豫等物理量随厚度变化关系,同时讨论了原子氢在Be(0001) 表面的吸附性质,给出了吸附能及局域电子态密度随铍薄膜层厚的变化关系,体现了铍薄膜的量子尺寸效应.

PbWO4晶体中的填隙氧及其对晶体光学性质的影响
The interstitial oxygen atoms and its effects for optical properties of PWO crystals

陈 腾, 刘廷禹, 张启仁, 田东升, 张秀彦, 易志军
物理学报. 2007, 56 (1): 474-479      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.474
全文: [PDF 225 KB] 下载:(1254)
摘要
运用GULP计算软件模拟计算了PbWO4(PWO)晶体中不同位置的填隙氧原子点缺陷的生成能,计算结果表明:当填隙氧原子存在于(WO4)2-的周围时,填隙氧原子点缺陷的生成能最低;进一步运用基于密度泛函理论的全数值自洽DV-Xα方法计算了包含填隙氧原子的PWO晶体的态密度,计算结果表明:当填隙氧处在(WO4)2-的周围时,容易与(WO4)2-上的一个或两个氧离子相互作用形成分子离子O22-或O34-,通过分析这些计算结果,认为PWO晶体中350 nm吸收带的出现很可能与晶体中的氧分子离子有关.

基于原子运动模型的类金刚石薄膜生长机理研究
Growth mechanism of diamond-like carbon film based on the simulation model of atomic motion

马天宝, 胡元中, 王 慧
物理学报. 2007, 56 (1): 480-486      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.480
全文: [PDF 357 KB] 下载:(1222)
摘要
利用分子动力学模拟方法,从原子尺度上研究了类金刚石(DLC)薄膜生长过程. 按照运动特点把入射原子在表面的行为分为表面冷冻、迁移、注入和反弹等四种,并由此提出原子运动模型. 入射原子的表面行为对DLC薄膜的微观结构以及生长方式有重要影响. 其中原子水平迁移是薄膜热弛豫的主要途径,入射原子的注入和迁移行为相互竞争,决定了薄膜生长的模式和最终结构. 利用统计分析手段给出了入射能量对原子表面行为进而对薄膜结构的影响,加深了对DLC薄膜生长机理的认识.

对称GaAs/Al0.3Ga0.7As双量子阱中激子的束缚能
Binding energies of excitons in symmetrical GaAs/Al0.3Ga0.7As double quantum wells

张 红, 刘 磊, 刘建军
物理学报. 2007, 56 (1): 487-490      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.487
全文: [PDF 152 KB] 下载:(1385)
摘要
在有效质量近似下采用简单的尝试波函数变分地计算了对称GaAs/Al0.3Ga0.7As双量子阱中激子体系束缚能,研究了体系束缚能随阱宽和垒宽的变化情况. 发现双量子阱中激子体系束缚能随阱宽变化同单量子阱情况类似,但束缚能的峰值出现在阱宽为10?左右,峰值位置小于单阱的情况;束缚能随垒宽的增加有一极小值,这与波函数向垒中的渗透有关.

载流子与铁磁物质耦合系统的严格对角化解与相干态变分方法
Exact diagonalization solution and coherent state variational method of the coupling system of carrier and ferromagnetic material

黄书文, 刘 涛, 范云霞, 汪克林
物理学报. 2007, 56 (1): 491-499      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.491
全文: [PDF 259 KB] 下载:(914)
摘要
引用Schwinger的角动量谐振子理论将载流子与铁磁物质耦合系统变换为载流子与两类玻色子耦合的问题,对铁磁物质中束缚极化子的存在决定于介质中有无杂质势的规律进行了严格对角化求解. 得到的结论与普遍的看法一致,与相干态变分方法计算的基态能结果十分吻合,两种方法得到的波矢定性上也吻合,说明了相干态变分方法的可靠性和有较高的准确性,严格对角化解方法也可为其他的近似方法提供检验基础.

量子级联激光器有源核中界面声子的特性研究
Interface phonons in the active core of a quantum cascade laser

徐刚毅, 李爱珍
物理学报. 2007, 56 (1): 500-506      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.500
全文: [PDF 321 KB] 下载:(1021)
摘要
研究了量子级联激光器有源核中界面声子的色散关系和静电势分布. 根据有源核内部的平移不变性导出了界面声子的色散关系. 计算显示有源核中的界面声子可以分为体声子和表面声子模式. 体声子的色散曲线构成一系列准连续的声子子带,其静电势分布于整个有源核并呈现出Bloch波的特征. 表面声子的色散曲线位于各体声子子带的带隙内,其静电势局域在有源核一侧. 这些结果将有助于量子级联激光器和子带跃迁激光器的优化设计.

轴对称晶场中d3离子激发态对4A2基态自旋哈密顿参量的影响
Effects of excited states for d3 ions on spin-Hamiltonian parameters of the ground state 4A2 in axial-symmetrical crystal field

魏 群, 杨子元, 王参军, 许启明
物理学报. 2007, 56 (1): 507-511      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.507
全文: [PDF 175 KB] 下载:(1025)
摘要
采用完全对角化方法,讨论了三角对称和四角对称下d3离子自旋二重态和自旋四重态对基态4A2(4F)自旋哈密顿(SH)参量(包括零场分裂(ZFS)和g因子)的影响机理. 并对影响基态SH参量的四种机理(SO机理,SS机理,SOO机理和SO-SS-SOO联合机理)进行了分析. 结果表明,自旋二重态与四重态对d3离子基态零场分裂都具有重要贡献;而基态g因子主要由四重态决定,二重态对g因子贡献很小. 此外,发现SS机理和SOO机理对基态EPR参量的贡献主要由四重态决定,二重态的影响很小.

多层膜外退火方法制备MgB2超导薄膜
Fabrication of MgB2 films via multilayer ex-situ annealing

余增强, 吴 克, 马小柏, 聂瑞娟, 王福仁
物理学报. 2007, 56 (1): 512-517      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.512
全文: [PDF 266 KB] 下载:(2140)
摘要
报道了利用电子束蒸发的Mg/B多层膜作为前驱体,然后退火制备MgB2薄膜的工作. 实验中发现,采用翻转膜面的退火处理方式可以有效地避免降温过程中Mg蒸气在薄膜表面形成的颗粒凝结,由此稳定地实现了面积为10 mm×10 mm,均匀、平整的超导薄膜的制备,Tc达35 K,转变宽度为0.8 K,在5 μm×5 μm的区域内薄膜的平均粗糙度小于10 nm. 为了便于后续器件制作过程中的微加工工艺,研究了膜厚小于1000 ?时薄膜的成相规律,发现当样品厚度减薄后,Tc会有明显降低. 通过调整前驱薄膜中的不同分层厚度,仍可实现转变温度达30 K以上、厚度约600 ?的MgB2薄膜,在20 K时的临界电流密度为2.4×106 A/cm2.

添加Nb在快淬NdFeB永磁体中的作用研究
Study on the role of Nb addition in rapid-quenched NdFeB permanent magnets

张 然, 刘 颖, 李 军, 马毅龙, 高升吉, 涂铭旌
物理学报. 2007, 56 (1): 518-521      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.518
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摘要
系统研究了Nb元素的添加对快淬(Nd,Dy)11.5Fe82.4-nNbnB6.1(n=0,0.5,1,1.5,2)永磁体磁性能、温度特性及显微组织的影响. 结果表明:少量Nb元素的添加可以在不显著影响剩磁的情况下较大幅度提高磁体的内禀矫顽力,降低磁通不可逆损失. Nb在NdFeB磁体中的作用是使晶粒细小化、均匀化、规则化,提高交换耦合钉扎场Hp,减小材料内部的散磁场,显著降低磁通不可逆损失,改善NdFeB磁体在高温下的使用性能.

脉冲激光沉积制备的Co80Cr20/Ti90Cr10薄膜的结构与磁性
Structure and magnetic properties of Co80Cr20/Ti90Cr10 film prepared by pulsed-laser deposition

曾凡浩, 章晓中
物理学报. 2007, 56 (1): 522-528      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.522
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摘要
用脉冲激光沉积(PLD)的方法在硅单晶基片上制备了Ti90Cr10和Co80Cr20/Ti90Cr10薄膜,用XRD研究了Ti90Cr10薄膜的晶体结构与制备温度的关系,结果表明随着温度升高,薄膜从非晶态逐步向晶态转化,并且计算了Ti90Cr10薄膜的晶粒大小以及晶格常数. 利用透射电镜对Ti90Cr10薄膜进行了表面和截面形貌的表征. 采用纳米压痕仪对Ti90Cr10薄膜的硬度和膜基界面结合力进行了分析,表明薄膜的硬度和膜基结合力随制备条件改变有所变化,制备温度增加,薄膜的硬度和膜基结合力随之增加. 利用Ti90Cr10薄膜作为中间层,用PLD制备了Co80Cr20磁性层,获得了很好的垂直磁化性质,膜厚减小,矫顽力和矩形比有所增加,600℃真空条件下制备的Co80Cr20(8 nm)/Ti90Cr10(14 nm)薄膜的矫顽力为65.25 kA/m,矩形比为0.86,并且讨论了Co80Cr20/Ti90Cr10薄膜的磁化性质.

掺杂下铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置的增强
Enhanciement of exchange bias with diluted antiferromagnets in FM/AFM bilayers

马 梅, 蔡 蕾, 王兴福, 胡经国
物理学报. 2007, 56 (1): 529-534      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.529
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摘要
采用了Monte-Carlo方法,讨论了反铁磁层中不同非磁性掺杂浓度下,铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置的温度特性. 模拟结果显示:反铁磁层中非磁性掺杂能导致铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置的增强. 同时,交换偏置随非磁性掺杂浓度的变化存在极大值,即同一温度下交换偏置随掺杂浓度的变化是非单调的. 并且,随着温度的升高交换偏置的最大值所对应的掺杂浓度向浓度低的方向移动. 它和Hong Jung-Il等人的实验结果完全一致. 究其原因在于反铁磁层相应的自旋排布、磁畴结构等随掺杂浓度的改变发生大的变化,当其正向磁畴和负向磁畴都形成连通的网络结构时,系统的交换偏置达最大. 比较了随机掺杂与规则掺杂的模拟结果. 模拟结果表明规则掺杂能够获得比随机掺杂更大的交换偏置,进一步表明了铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置的特性与铁磁/反铁磁界面磁畴结构密切相关.

Tb0.3Dy0.7-xPrx(Fe0.9Al0.1)1.95合金的磁致伸缩、自旋重取向和穆斯堡尔谱研究
Magetostriction, spin reorientation and M?ssbauer effect studies of Tb0.3Dy0.7-xPrx(Fe0.9Al0.1)1.95 alloys

郑小平, 张佩峰, 范多旺, 李发伸, 郝 远
物理学报. 2007, 56 (1): 535-540      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.535
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摘要
系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7-xPrx(Fe0.9Al0.1)1.95 (x=0,0.1,0.2,0.25,0.3,0.35)合金中稀土元素Pr替代Dy对晶体结构、磁致伸缩、各向异性和自旋重取向的影响. 结果发现,x≤0.1时,Tb0.3Dy0.7-xPrx(Fe0.9Al0.1)1.95完全保持MgCl2立方Laves相结构,0.1<x≤0.3,有杂相出现并且随Pr替代量逐渐增多;晶格常数a随Pr含量x的增加缓慢增大. 磁致伸缩测量发现,随着替代量x的增多磁致伸缩减小;x>0.2时超磁致伸缩效应消失. 然而,x=0.1时合金的磁致伸缩略大于没有替代的,而且磁致伸缩随磁场更易趋于饱和,说明Pr替代有助于降低磁晶各向异性. 内禀磁致伸缩λ111随Pr替代量x的增加接近线性增加. 由相对磁化率随温度的变化关系可以看出,自旋重取向温度随Pr替代量的增多呈先增后降趋势,在x=0.1处出现极大值. 穆斯堡尔效应表明,随Pr含量的增加Tb0.3Dy0.7-xPrx(Fe0.9Al0.1)1.95合金中易磁化轴可能在{110}面上绕主对称轴作微小转动,发生自旋重取向. 与Al元素替代效应相比,Pr替代Dy对自旋重取向的影响相对较小.

调控电磁感应透明气体折射率实现可控光子带隙结构
Controlling the photonic bandgap structures via manipulation of refractive index of electromagnetically induced transparency vapor

庄 飞, 沈建其, 叶 军
物理学报. 2007, 56 (1): 541-545      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.541
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摘要
提出了电磁感应透明(EIT)介质的一个新的相干操纵应用:控制电磁感应透明气体折射率实现可控光子带隙结构. 将一定密度的EIT原子气体充入以砷化钾为背景的椭圆孔柱中,计算表明该三角晶格排列椭圆柱光子晶体的光子带隙随外控制场而变. 通过调控自发辐射率、无辐射衰变率、控制光Rabi频率、原子数密度等外参数以及椭圆结构几何参数,在高频率区域得到了大小约0.0503ωe(ωe=2πc/a)的完全光子带隙.

用于白光LED的单一基质白光荧光粉Ca2SiO3Cl2:Eu2+,Mn2+的发光性质
Luminesce properties of the single white emitting phosphor Eu2+, Mn2+ co-doped Ca2SiO3Cl2

杨志平, 刘玉峰, 王利伟, 余泉茂, 熊志军, 徐小岭
物理学报. 2007, 56 (1): 546-550      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.546
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摘要
用高温固相法合成了Eu2+,Mn2+共激活的Ca2SiO3Cl2高亮度白色发光材料,并对其发光性质进行了研究. 该荧光粉在近紫外光激发下发出强的白色荧光,Eu2+中心形成峰值为419 nm和498 nm的特征宽带,通过Eu2+中心向Mn2+中心的能量传递导致了峰值为578 nm的发射,三个谱带叠加从而在单一基质中得到了白光. 激发光谱均分布在250—415 nm的波长范围,红绿蓝三个发射带的激发谱峰值分别位于385 nm,412 nm,370 nm和396 nm处,可以被InGaN管芯产生的紫外辐射有效激发. Ca2SiO3Cl2:Eu2+,Mn2+是一种很有前途的单一基质白光LED荧光粉.

退火对He注入及随后208Pb27+辐照的Al2O3单晶PL谱的影响
Effects of annealing on the photoluminescence of He ion implanted sapphire after 230 MeV Pb ion irradiation

宋 银, 王志光, 魏孔芳, 张崇宏, 刘纯宝, 臧 航, 周丽宏
物理学报. 2007, 56 (1): 551-555      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.551
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摘要
利用高能离子研究了110 keV 的He+注入Al2O3单晶及随后230 MeV的208Pb27+辐照并在不同温度条件下退火样品的光致发光的特性. 从测试结果可以清楚地看到在375 nm,390 nm,413 nm 和450 nm 出现了强烈的发光峰. 经过600 K退火2 h后测试结果显示,390 nm发光峰增强剧烈,而别的发光峰显示不明显. 在900 K退火条件下,390 nm的发光峰开始减弱相反在510 nm出现了较强的发光峰,到1100 K退火完毕后390 nm的发光峰完全消失,而510 nm的发光峰相对增强. 从辐照样品的FTIR谱中看到,波数在460—510 cm-1间的吸收是振动模式,经过离子辐照后,吸收带展宽,随着辐照量的增大,Al2O3振动吸收峰消失,说明Al2O3振动模式被完全破坏. 1000—1300 cm-1之间为Al-O-Al桥氧的伸缩振动模式,辐照后吸收带向高波数方向移动. 退火后的FTIR谱变化不大.

退火温度对ZrO2纳米材料中Eu3+离子发光的影响
Effect of annealing temperature on luminescence of nanocrystal ZrO2: Eu3+

刘晃清, 王玲玲, 邹炳锁
物理学报. 2007, 56 (1): 556-560      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.556
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摘要
研究了退火温度对ZrO2纳米材料中Eu3+离子发光性质的影响. 材料的结构、晶粒尺寸和形状以及晶格的排列分别由XRD,TEM表征. 结果表明:用共沉淀法制备的ZrO2纳米材料具有不随退火温度变化、稳定的四方结构;材料的晶粒尺寸随退火温度的提高而增大;晶格的排列由无序逐渐变为有序;发射光谱表明其主要发射在595 nm和604 nm处;在394 nm的紫外光辐照下得到了不同样品的604 nm荧光发射强度的变化不同. 这种现象与样品中O2-离子含量和样品表面的表面缺陷有关;另外,电荷迁移带随退火温度的变化而变化.

样品电流模式下外磁场引起的X射线吸收谱强度变化
The variation of X-ray absorption spectra intensity caused by external magnetic field in drain current mode

郭玉献, 王 劼, 李红红, 徐彭寿, 王 锋, 闫文盛
物理学报. 2007, 56 (1): 561-568      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.561
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摘要
在用样品电流模式的测量过程中发现,磁场强度、磁场与样品表面的夹角以及光斑在样品表面的位置都会对吸收谱强度产生影响;在光斑、磁场和样品的不同几何配置下,测量并分析了表面均匀氧化的铝箔中氧的K边吸收谱,指出外磁场下吸收谱强度随各种条件变化的趋势,并对实验结果给出了合理解释;结果表明所用的模型分析与实验数据符合得很好;所得到的信息对于XMCD实验的设计安排、相应数据的分析以及物理信息的提取具有重要意义.
物理学交叉学科及有关科学技术领域

新型有机非线性光学材料L-苹果酸脲薄膜形成机理及性质研究
Mechanism and characteristics of the new organic nonlinear optical material urea L-malic acid film

朱 利, 杨文革, 徐玲玲, 陈定安, 王 文, 崔一平
物理学报. 2007, 56 (1): 569-573      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.569
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摘要
通过控制加热温度,采用物理气相沉积(PVD)技术制备了新型有机非线性光学材料L-苹果酸脲(ULMA)的晶体薄膜,该薄膜保持了晶体良好的非线性光学性质. FTIR和XRD测试表明薄膜与ULMA晶体具有相同的组成与晶体结构. 热分析显示ULMA具有确定的熔点,是一种具有良好热稳定性的有机晶体,其蒸发温度低于底物尿素和L-苹果酸的分解温度. 在真空条件下,ULMA的分解温度与蒸发温度之差将加大,从而说明PVD法制备ULMA晶体薄膜是一种切实可行的方法,只要将加热温度控制在蒸发温度与分解温度之间,就可以制得ULMA晶体薄膜.

硒化技术对CuInSe2薄膜表面形貌和晶相的影响
Influence of selenization on the surface morphology and phase structure of CuInSe2 thin films

李 健, 朱 洁
物理学报. 2007, 56 (1): 574-582      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.574
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摘要
以共溅射法制备的Cu-In预制膜为衬底材料,以硒粉为原料,尝试了几种特殊的硒化方案,包括单源硒化法、双源硒化法、表面喷粉硒化法、分步硒化退火和同步硒化退火等5种具有代表性和创新性的方案,研究了硒源的摆放方式、升温方法对薄膜质量的影响,比较了不同方法制备的CuInSe2(CIS)薄膜在形貌、成分、相结构等方面的异同. 系统地分析了硒化温度、退火温度和退火时间对CuInSe2薄膜成分的影响,研究了各元素的百分含量随硒化退火条件的变化规律,为更准确地把握CIS薄膜的成分和相结构提供有益的借鉴.

高灵敏度的快中子照相系统
High-sensitivity fast neutron radiography system

章法强, 杨建伦, 李正宏, 钟耀华, 叶 凡, 秦 义, 陈法新, 应纯同, 刘广均
物理学报. 2007, 56 (1): 583-588      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.583
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摘要
快中子照相系统由闪烁光纤阵列和科学级可见光CCD等元件组成. 14 MeVD-T聚变中子在穿透样品后进入50 mm×50 mm闪烁光纤阵列,中子辐射转换为中心波长496 nm的绿光. 光纤阵列长100 mm,光纤截面500 μm×500 μm,100×100根闪烁体光纤组成阵列. 阵列对14 MeV中子探测效率经估算可达21.4%. CCD与光纤阵列之间采用反射镜和透镜耦合方式,使CCD避开中子源直接辐照. 综合考虑光纤尺寸、CCD记录噪声及中子源与受照样品几何关系等因素,理论上系统可获得整体分辨率1.5 mm的中子图像. 在K400直流加速器中子源上进行了初步实验,获得了中子图像.
地球物理学、天文学和天体物理学

基于搜索平均法的气象观测数据的非线性去噪
Nonlinear noise reduction for the observation data of climatology based on the searching average method

侯 威, 廉 毅, 封国林
物理学报. 2007, 56 (1): 589-596      http://dx.doi.org/10.7498/aps.56.589
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摘要
介绍了一种新型基于相空间重构和返回图法的非线性降噪方法——搜索平均法,首先将该方法应用于被高斯白噪声所污染的Henon映射时间序列,说明根据降噪理论所编写的计算程序的正确性;然后应用于中国气象局公布全国435站1960—2000年的逐日气温观测时间序列,并利用非线性预报方法衡量降噪的效果,验证了该方法的有效性.

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