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Vol. 54, No. 2 (2005)

2005年01月20日
总论
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原子和分子物理学
原子和分子物理学
唯象论的经典领域
唯象论的经典领域
流体、等离子体和放电
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凝聚物质:结构、热学和力学性质
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凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
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物理学交叉学科及有关科学技术领域
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领域
总论
Hybrid-Lattice系统和Ablowitz-Ladik-Lattice系统的新解探索
朱加民, 马正义, 郑春龙
2005, 54 (2): 483-489. doi: 10.7498/aps.54.483
摘要 +
对tanh函数方法进行了对称延拓,并拓广了它的应用范围,将其应用于非线性离散系统的求解.研究了HybridLattice系统和AblowitzLadikLattice系统.得到了方程的孤波解和周期波解.
非线性非完整系统Raitzin正则方程的Hojman守恒定理
李仁杰, 孙丹娜, 乔永芬
2005, 54 (2): 490-495. doi: 10.7498/aps.54.490
摘要 +
利用时间不变的无限小变换下的Lie对称性,研究非线性非完整系统Raitzin正则方程的Hojman守恒定理.列出系统的运动微分方程.建立时间不变的无限小变换下的确定方程.给出系统的Hojman守恒定理,并举例说明结果的应用.
关于Lagrange系统和Hamilton系统的Mei对称性
彭 勇, 廖永潘, 方建会
2005, 54 (2): 496-499. doi: 10.7498/aps.54.496
摘要 +
对Lagrange 系统和Hamilton系统Mei对称性的研究表明,Mei对称性的两种表述对Lagrange系统是等价的,给出一类Mei对称性,而对Hamilton系统不等价,给出两类Mei对称性.
相空间中力学系统的两类Mei对称性及守恒量
廖永潘, 彭 勇, 方建会
2005, 54 (2): 500-503. doi: 10.7498/aps.54.500
摘要 +
研究相空间中力学系统的两类Mei对称性及守恒量,给出相空间中力学系统的两类Mei对称性的定义,得到其确定方程及守恒量,并举例说明结果的应用.
(2+1)维色散长波方程的新的类孤子解
曾 昕, 张鸿庆
2005, 54 (2): 504-510. doi: 10.7498/aps.54.504
摘要 +
应用一种新的修改的代数方法去求解(2+1)维色散长波方程,获得方程的大量新的精确解.这些解包括类孤子解、类周期解、类有理解、类双曲函数解、类Jacobi椭圆函数解等等.
用explicit Euler 方法研究含时受迫谐振子的演化及对系统循环初态的讨论
郑 懿, 杨新娥
2005, 54 (2): 511-516. doi: 10.7498/aps.54.511
摘要 +
利用Ioan Sturzu 提出的explicit Euler方法 (EEM) 计算了含时受迫谐振子的系统初态随时间的演化及概率分布规律,分析了EEM的可行性及适用性,并由相干态讨论了受迫谐振子系统循环初态的存在条件以及非绝热几何相.
基于六态协议的实际QKD系统的窃听问题研究
唐志列, 魏正军, 陈志新, 刘景锋, 梁瑞生, 李凌燕, 廖常俊, 刘颂豪
2005, 54 (2): 517-521. doi: 10.7498/aps.54.517
摘要 +
基于实际量子密钥分配系统中所使用的强衰减的激光脉冲不是单光子,量子密钥分配的信道不是无损耗的,光子计数器存在探测效率和暗计数以及窃听者的技术能力也不是无限的这些具体问题.采用了分束与Breidbart基相结合的窃听策略讨论了窃听问题并给出了合法用户在筛选后的密钥中所能容忍的误码率上限公式.
含时耦合谐振子系统的时间演化与双模压缩态
黄春佳, 黄祖洪, 厉江帆, 姜宗福
2005, 54 (2): 522-529. doi: 10.7498/aps.54.522
摘要 +
运用LewisRiesenfeld不变量理论,通过适当地选取厄米不变量,得到了含驱动项和双模耦合项的含时耦合谐振子系统薛定谔方程的封闭解,给出了系统的演化算符及其产生双模光场的压缩态的条件,并得出系统压缩态的量子涨落与驱动项无关但与系统所处的初态有关的结论.
高自旋场对静态球对称黑洞熵的贡献
苏九清, 李传安
2005, 54 (2): 530-533. doi: 10.7498/aps.54.530
摘要 +
利用改进后的brickwall模型,研究具有高自旋的引力场对静态球对称黑洞熵的贡献.结果表明:在静态球对称黑洞中,自旋为2的引力场的量子熵仍与视界面积成正比.当选择与标量场相同的截断因子时,其量子熵为标量场的两倍,为Dirac场的4/7.
格子复杂性和符号序列的细粒化
柯大观, 张 宏, 童勤业
2005, 54 (2): 534-542. doi: 10.7498/aps.54.534
摘要 +
提出一种新的有限长一维符号序列的复杂性度量——格子复杂性,建立在LempelZiv复杂性和一维迭代映射系统的符号动力学基础上.同时提出了符号序列的细粒化方法,可与格子复杂性以及LempelZiv复杂性结合.新度量在细粒化指数较小时与LempelZiv复杂性基本一致,在细粒化指数增大时显示出截然不同的特性.以Logistic映射为对象的计算实验表明,格子复杂性对混沌区的边缘最敏感.最后还讨论了上述复杂性度量的其他一些重要性质.
用滑模变结构控制方法实现外腔反馈式半导体激光器的混沌控制
黄良玉, 罗晓曙, 赵益波, 唐国宁, 方锦清
2005, 54 (2): 543-549. doi: 10.7498/aps.54.543
摘要 +
通过增加外腔反馈式半导体激光器的激光反馈时间,使系统处于混沌状态,再采用滑模变结构控制方法实现这种激光器的混沌控制.该方法的优点是系统既能很快地获得稳定的输出激光,又能根据工程需要实现激光输出功率强度的灵活调整.理论分析和数值计算结果表明控制结果具有很强的稳定性和鲁棒性.研究结果对改善实际激光系统稳态输出的快速性、输出功率的灵活可调性和能量转换效率有较好的参考价值.
混沌时序相空间重构参数确定的信息论方法
肖方红, 阎桂荣, 韩宇航
2005, 54 (2): 550-556. doi: 10.7498/aps.54.550
摘要 +
根据信息论基本原理,研究了混沌时间序列相空间重构参数延迟时间和嵌入维数的选取.提出了用符号分析的方法计算互信息函数,确定出延迟时间,在此基础上,提出了一种估计嵌入维数的信息论方法,即根据重构向量条件熵随向量维数的变化关系来确定嵌入维数,通过对几种典型混沌动力学系统的数值验证,结果表明该方法能够确定出合适的相空间重构嵌入维数.
非线性动力系统分岔点邻域内随机共振的特性
张广军, 徐健学
2005, 54 (2): 557-564. doi: 10.7498/aps.54.557
摘要 +
研究了叉形分岔系统和FitzHughNagumo(FHN)细胞模型两种非线性动力系统分岔点邻域内 随机共振的特性.研究结果表明:这两种系统在分岔发生时具有由一个吸引子变为两个吸引 子或者由两个吸引子变为一个吸引子共同的分岔特性,即在分岔点的邻域内, 系统在分岔点 的两侧有分岔前吸引子和分岔后吸引子存在,在噪声的作用下,系统的运动除了像传统随机 共振的机理那样在分岔点一侧共存的吸引子之间跃迁,还在分岔点两侧三个吸引子(分岔前 一个吸引子和分岔后两个吸引子)之间跃迁,并且这种跃迁单独诱发了随机共振 ;在两种 跃迁都发生的情况下, 在其分岔点的邻域内,由第二种跃迁诱发的随机共振在引起第一种跃 迁噪声的强度很大的范围内变化仍可维持, 而第一种跃迁诱发的随机共振在引起第二种跃迁 噪声的强度很小的范围内变化即迅速消失.
复杂离子晶体马德隆常数研究
张维佳, 王天民
2005, 54 (2): 565-573. doi: 10.7498/aps.54.565
摘要 +
以电中性的平行六面体晶胞为计算单元建立了一种马德隆常数计算公式, 并按围绕参考晶胞 的壳层数N且以参考晶胞体心为原点计算离子晶体的马德隆常数α(N), 第一壳层有26个晶胞 ,第二、第三、…第N壳层分别有98,218,…,24N2+2个晶胞,α(N)是收敛很快的级数并 且很容易计算.计算了几种复杂离子晶体马德隆常数和相应的马德隆能(静电相互作用能).
一种测量弱光拍频的方法
侯岩雪, 马海强, 吴令安
2005, 54 (2): 574-577. doi: 10.7498/aps.54.574
摘要 +
提出一种基于光子相关测量技术的弱光拍频测量方法. 与传统的方法不同,该方法不依赖于频谱分析仪,不受探测器和前置放大器响应时间的限制,所测拍频能达到10GHz量级,并且可对非常弱的光进行测量.
水对800℃下CH4在Ar气中分解制备单壁碳纳米管的影响
欧阳雨, 方 炎
2005, 54 (2): 578-581. doi: 10.7498/aps.54.578
摘要 +
利用透射电子显微镜和拉曼光谱方法研究了水对800℃下Ar气中催化分解CH4制备单壁碳纳米管(SWCNTs)的影响.结果表明,反应气中少量水(室温下反应气的湿度约5%)的引入提高了产物中SWCNTs的含量.初步分析认为,水在反应过程中起到了提纯作用,从而降低无定形碳生成率.此外,还发现水的引入缩小了产物中SWCNTs的管径分布.
FIB快速加工纳米孔点阵的新方法
L. H. Li, 陈雷明, 李培刚, 符秀丽, 唐为华, 张海英
2005, 54 (2): 582-586. doi: 10.7498/aps.54.582
摘要 +
纳米尺度的点阵在纳米器件和基础科学研究方面都具有非常重要的应用.目前普遍采用的聚焦离子束和电子束曝光技术可以很方便的在衬底上加工纳米量级的微细结构,但大面积的图形加工过程需要花费太多的机时.介绍一种利用设计图形BMP文件的像素点阵和实际加工区域之间的匹配关系,通过聚焦离子束加工获得所需要的纳米孔点阵的新方法.采用这种方法可以在短时间内获得大面积的纳米点阵结构.
原子和分子物理学
用Hartree-Fock-Slater-Boltzmann-Saha模型研究等离子体细致组态原子结构及其状态方程
姜旻昊, 孟续军
2005, 54 (2): 587-593. doi: 10.7498/aps.54.587
摘要 +
用平均原子自洽势计算等离子体的自由电子背景,通过在HartreeFockSlater自洽场原子结构中引入背景修正计算离子组态结构,为BoltzmannSaha方程提供能级参数,再通过调节共同的背景电子实现Saha方程与HartreeFockSlater方程的耦合,自洽求解等离子体细致组态原子结构,提高Saha方程的计算精度.以碳、铝等离子体作为算例,分析了本方法的适用范围.
Na2分子部分电子态的完全振动能谱和离解能的精确研究
孙卫国, 任维义
2005, 54 (2): 594-605. doi: 10.7498/aps.54.594
摘要 +
对于大多数双原子分子的电子态,用现代实验方法或精确的量子理论方法往往可以获得含m个振动能级的能谱子集合[Ev],而不易得到包含最高振动能级在内的所有高振动量子态能级的完全振动能谱{Ev}.鉴于Na2分子电子态的振动能谱和分子离解能De在实际研究和应用中的重要性,使用基于微扰理论的代数方法(AM),获得了Na2分子一些电子态的振动光谱常数和完全振动能谱;使用基于AM的代数能量方法(AEM)获得了这些电子态的正确离解能.研究结果表明:AM方法能从少数精确的实验能级获得精确的分子振动光谱常数集合和正确的完全振动能谱{Ev},AEM方法获得的分子离解能比由文献发表的振动光谱常数计算得到的近似离解能值更准确,对于难以获得分子离解能的那些电子激发态,AEM方法能给出合理的离解能数据.
团簇增强的纳秒激光电离产生Xez+(z≤20)高价离子
罗晓琳, 孔祥蕾, 牛冬梅, 渠洪波, 李海洋
2005, 54 (2): 606-611. doi: 10.7498/aps.54.606
摘要 +
利用功率密度为1011—1012W·cm-2的1064nm纳秒激光电离氙原子团簇,在飞行时间质谱中观察到电离态高达+20的高价离子.不同脉冲束位置实验表明,仅当激光作用于分子束的中段时,才能观察到高价离子,且高价离子的强度随束源压力的增加而迅速增强.实验结果表明束中大尺寸团簇的存在与高价离子的形成密切相关.讨论了高价离子产生的可能机理.
铝酸镧单晶体中Ce3+的能级结构和荧光特性
赵广军, 张连翰, 何晓明, 杭 寅, 李红军, 徐 军, 曾雄辉
2005, 54 (2): 612-616. doi: 10.7498/aps.54.612
摘要 +
采用提拉法成功生长了纯LaAlO3和掺铈的LaAlO3单晶体.测试了它们的远红外吸收谱,紫外吸收谱,荧光谱.根据吸收光谱确定了晶体中Ce3+的能级结构,利用这一能级结构模型较好地解释了Ce:LaAlO3晶体的荧光光谱.
利用光子统计概率测量单分子光子源的信号背景比
王晓波, 黄 涛, 邵军虎, 降雨强, 肖连团, 贾锁堂
2005, 54 (2): 617-621. doi: 10.7498/aps.54.617
摘要 +
理论上研究了基于HanburyBrownTwiss 探测方式,利用单光子和双光子统计概率P RS(1),PRS(2),直接测量单分子光子源的信号背景比.在研究过程中同时考 虑到单分子布居于暂稳态和探测器量子效率对测量结果的影响.在满足PRS(1)2 PRS(2)-3PRS(2)的条件时,研究给出了一种有效测量信号背景比的方 法SBR=P2RS(1)/2PRS(2).另外,分析讨论了Mandel参数Q 与信号背景比之间的关系.
应用分子梳技术对DNA与组蛋白相互作用的研究
刘玉颖, 窦硕星, 王鹏业, 谢 平, 王渭池
2005, 54 (2): 622-627. doi: 10.7498/aps.54.622
摘要 +
利用分子梳技术对λDNA和组蛋白的相互作用进行了研究. 通过这种简单有效的方法,我们将λDNA分子拉伸到26—28 μm,相当于其原长(约162 μm)的16—17倍. 当组蛋白与DNA结合后,DNA分子发生凝聚现象,复合体的拉伸长度明显变短,其峰值分布在10—14 μm之间. DNA组蛋白复合体的拉伸长度与组蛋白的浓度、与碱基对和荧光染料的比例有显著的关系.
团簇的第一原理分子动力学计算研究:价键优选法
刘海涛, 王晓路, 袁 喆, 何春龙, 李家明
2005, 54 (2): 628-635. doi: 10.7498/aps.54.628
摘要 +
根据团簇价键结构的特点,结合第一原理分子动力学模拟,提出价键优选法;可以在有限的 计算量之下,得到其可计算的最大团簇体系Xm的性质,以及所有团簇Xi(i
飞秒强激光场中大尺寸氩团簇爆炸机理的实验研究
王 成, 刘建胜, 王向欣, 李儒新, 倪国权, 徐至展, 李邵辉
2005, 54 (2): 636-641. doi: 10.7498/aps.54.636
摘要 +
利用飞行时间谱,研究了在飞秒强激光场(60 fs,2×1016 W/cm2)作用下,大尺寸氩原子团簇Arn(n—=3×103—3×106原子/每团簇)的电离爆炸过程,测量了 团簇爆炸所产生的氩离子的平均能量与团簇尺寸(气体背压)的关系.实验发现,随着气体 背压的升高(团簇尺寸增大),氩离子的平均能量也相应升高.通过分析两个不同几何尺寸 锥形超声喷嘴所产生团簇爆炸后的离子能量,结合Hagena团簇尺寸规律,发现在激光参数保 持不变的情况下,离子的平均能量由团簇尺寸唯一确定.分析表明,团簇尺寸在3×105原 子/每团簇以下时,团簇膨胀的主要机理是库仑爆炸.随着团簇尺寸的进一步增大,团簇膨胀 机理将由库仑爆炸向流体动力学膨胀过渡,在3×105
唯象论的经典领域
并联介质加载偶极天线脉冲辐射特性的研究
韩增富, 王均宏
2005, 54 (2): 642-647. doi: 10.7498/aps.54.642
摘要 +
应用FDTD方法和PML技术,对馈电区一侧放置介质块的电阻加载偶极天线的时域辐射特性进行了研究,发现这种天线具有良好的方向性.分析了加载介质块的尺寸和介电常数对脉冲辐射特性的影响,给出了能够产生良好方向性而且辐射效率又不至于很低的天线结构参数.并联介质加载脉冲天线的低轮廓特点使其容易与电路集成,非常适用于UWB这样的超宽带无线通信系统.
各向异性有耗介质板介电系数和电导率的反演
魏 兵, 葛德彪
2005, 54 (2): 648-652. doi: 10.7498/aps.54.648
摘要 +
简述了各向异性介质FDTD方法,并用FDTD方法分析了三维各向异性有耗介质板的瞬态后向散射.根据各向异性介质板后向散射与入射电磁波极化方向有关的特点,利用其后向RCS的谐振特性和后向散射场的时域波形特点反演有耗介质板的横向介电系数和电导率.数值模拟结果表明本反演方法可行,且方便、快捷.
电子在超短激光脉冲修正场中的动力学特性研究
霍裕昆, 陈 钊, 谢永杰, 张绍银, 阎 峥, 徐俊杰, 华剑飞, 林郁正
2005, 54 (2): 653-657. doi: 10.7498/aps.54.653
摘要 +
给出了一种精确描述超短、紧聚焦激光脉冲的新方法,其思路是根据两个无量纲小量ε=1/(ω0t0)和s=1/(k0w0)(其中ω0=ck0为中心振荡频率,t0为脉冲延迟时间,w0为激光束腰半径)进行展开来计算脉冲的高阶修正场.在激光束近轴近似表达式的基础上,给出了高斯脉冲一阶修正场的解析表达式,并研究发现其振幅和相位相对于零阶修正场(即长脉冲近似)的修正量都在ε的量级甚至更小.另外对电子在超短高斯脉冲一阶修正场中的动力学特性研究发现:对于ω0t0>20的情况,零阶修正场可以正确地描述电子被光场加速的特性;当ω0t0<20时,则需要采用高阶修正场.
光束分数傅里叶变换的Wigner分布函数分析方法
吕百达, 吴 平, 陈天禄
2005, 54 (2): 658-664. doi: 10.7498/aps.54.658
摘要 +
利用Wigner分布函数(WDF)方法,对光束的分数傅里叶变换特性进行了研究.以厄米高斯(HG)光束为例,导出了HG光束在分数傅里叶变换面上光强分布的解析公式和HG光束在分数傅里叶变换面上束宽的解析计算公式.通过数值计算研究了HG光束光强随分数傅里叶变换阶数变化的规律.研究表明:选取适当的分数傅里叶变换阶数p,在x,y方向可以得到相等束宽的对称光强分布.
链间耦合对聚合物中双激子态反向极化的影响
高 琨, 付吉永, 刘德胜, 解士杰
2005, 54 (2): 665-668. doi: 10.7498/aps.54.665
摘要 +
从紧束缚模型出发,研究了链间相互作用对双激子态反向极化的影响.结果发现:加链间耦合后,双激子态仍主要局域在一条链中.当简并破缺较小时,反向极化程度随耦合强度的增加大幅提高;当简并破缺较大时,反向极化程度随耦合强度的增加基本不变.
强散射体产生的像面散斑对比度与随机表面及成像系统关系的研究
张宁玉, 任晓荣, 滕树云, 徐至展, 宋洪胜, 程传福
2005, 54 (2): 669-676. doi: 10.7498/aps.54.669
摘要 +
在对4f光学成像系统中强散射体形成的像面散斑的统计特性的研究中, 首先通过散斑场光波复振幅的一般形式和双重指数函数近似求出散斑光强的系综平均, 然后利用散斑场光波复振幅的实部和虚部的旋转变换法求出散斑光强的方差, 最后得出了散斑对比度与随机表面统计参量和系统参量的直接表达式. 本结果与现有文献中包含随机表面相关面积或散射粒子数目的隐含表达式相比具有明显的改进, 并对标定随机表面的散斑对比度法具有重要意义.
同步辐射硬x射线衍射增强成像新进展
黄万霞, 袁清习, 田玉莲, 朱佩平, 姜晓明, 王寯越
2005, 54 (2): 677-681. doi: 10.7498/aps.54.677
摘要 +
对于相位衬度成像的实验方法研究及其在医学、材料等领域的应用研究已成为国际上研究的热点.衍射增强成像方法(DEI)作为其中的一种方法通过测量相位衬度的一阶导数而成像.在北京同步辐射装置(BSRF)4W1A束线上,对衍射增强成像方法进行了研究,并对一系列生物医学样品及材料样品成像,得到了非常清晰的相位衬度图像.
高频可变间距全息光栅的制作方法的计算机模拟研究
朱化凤, 陈建文, 高鸿奕, 谢红兰, 徐至展
2005, 54 (2): 682-686. doi: 10.7498/aps.54.682
摘要 +
提出了一种制作高频线性可变频率光栅的新方法,并给出了光栅空间频率的表达式.通过在相干的两光路中插入特殊透镜,可以实现线性可变空间频率光栅的制作,而且通过适当地调节实验参数可以改变空间频率的变化率.给出了相应的模拟全息图.
在与原子相互作用中光偏振态的量子描述及其演化
董传华
2005, 54 (2): 687-695. doi: 10.7498/aps.54.687
摘要 +
应用偏振光的量子理论和斯托克斯算符研究了无克尔媒质和存在克尔媒质情况下,光在与原子相互作用过程中偏振态的演化.研究了偏振光中斯托克斯参量的涨落及其压缩的非经典行为.偏振椭圆、量子光学中的偏振度和斯托克斯参量的信噪比也得到了讨论.结果表明斯托克斯参量及其涨落在时间演化中呈现出被调制的振荡,这些振荡表现出间歇地崩塌和恢复.在与原子的相互作用过程中,光的偏振椭圆不随时间变化,但偏振度却随时间出现振荡.克尔媒质对这些振荡演化有很大影响.
两纠缠原子与二项式光场相互作用的动力学
曹卓良, 宋 军
2005, 54 (2): 696-702. doi: 10.7498/aps.54.696
摘要 +
采用时间演化算符和数值计算方法,研究了两全同二能级纠缠原子与二项式光场相互作用的动力学,结果表明原子布居和原子偶极压缩的时间演化与二项式光场系数和两纠缠原子的纠缠度有很强的关联,选择合适的系统参数,原子偶极矩可以被完全压缩.
具有原子运动的双光子J-C模型中量子力学通道与量子互熵
方卯发, 周清平, 刘小娟
2005, 54 (2): 703-709. doi: 10.7498/aps.54.703
摘要 +
用量子信息理论研究具有原子运动的双光子Jaynes_Cumming模型动力学.给出了该模型中表示原子态变化的量子力学通道,导出了量子互熵和原子约化熵,考察了原子运动及场模结构对量子互熵的影响,以及原子量子力学通道“开启”与“关闭”状态和原子与场纠缠程度的关系.结果表明量子力学通道特性强烈依赖于原子运动、场模结构以及原子与场的纠缠.
两个正交子能级的V型三能级系统的粒子数振荡特性
周慧君, 刘绍鼎, 王取泉, 詹明生, 薛其坤
2005, 54 (2): 710-714. doi: 10.7498/aps.54.710
摘要 +
研究了线偏振脉冲光场激发下,半导体量子点中两个正交子能级上的粒子数振荡特性.利用旋转波近似方法给出了共振激发和无衰减时粒子数运动方程的解析解.引入了该系统的等效跃迁偶极矩和等效脉冲面积,并给出了其关系表达式.理论分析表明,该体系中的子能级上粒子数振荡的振幅和频率都可以通过改变激发场的偏振角和系统的初态条件进行调控.
x射线激光传输过程中的折射和饱和效应
燕 飞, 张 杰, 鲁 欣
2005, 54 (2): 715-720. doi: 10.7498/aps.54.715
摘要 +
以类镍银139nm(4d→4p,J=0→1)的x射线激光为例,采用二维光线追踪的方法,研究了x射线激光在等离子体介质中的折射及增益饱和效应,计算了x射线激光输出强度随焦线长度的变化和饱和输出光强.计算结果表明折射对光线在等离子体中的传输和放大有重要影响.利用实验参数对类镍银x射线激光的输出强度和增益系数进行了模拟,得到与实验相符的结果.
角抽运Yb:YAG激光器
柳 强, 巩马理, 李 晨, 宫武鹏, 陆富源, 陈 刚
2005, 54 (2): 721-725. doi: 10.7498/aps.54.721
摘要 +
报道了一种高功率准三能级激光器角抽运方法,抽运光从板条激光器结构中的板条工作介质的角注入,综合考虑抽运吸收、抽运亮度、晶体的掺杂浓度以及晶体尺寸等因素,进行了角抽运复合Yb:YAG激光器设计,实验上获得了最大连续输出功率400W, 斜效率28%的输出,实验结果充分证明了角抽运原理的正确性和应用于高功率激光器方面的可行性.
阿秒极化拍的V型三能级对称二阶相干理论
张彦鹏, 冯 宇, 余孝军, 汪 杰, 李创社, 宋建平, 侯 洵, 甘琛利, 卢克清
2005, 54 (2): 726-735. doi: 10.7498/aps.54.726
摘要 +
基于两单光子过程的相位共轭二阶极化干涉,从理论上研究了V型三能级系统在阿秒量级的对称和频极化拍频(SFPB),考虑了抽运光束为窄带线宽或宽带线宽的情形,发现测得的信号对任意带宽的马可夫随机光场的统计特征非常敏感,其在测量偶极禁界跃迁两激发态之间的能级和时并不受激光线宽的限制,仅取决于光学跃迁均匀增宽,而且可以得到消除多普勒增宽的测量精度.在窄带情形下,场关联对SFPB信号影响很弱.在宽带情形下,SFPB信号表现出共振非共振交叉关联.SFPB作为一种阿秒超快调制过程,从理论上说它可以扩展到任何和频能级系统.
光学超晶格中级联参量过程制备纠缠光子对
季玲玲, 吴令安
2005, 54 (2): 736-741. doi: 10.7498/aps.54.736
摘要 +
探索制备纠缠光子对的新途径是量子光学领域的一个研究热点.从理论上证明在准周期极化 的光学超晶格晶体中的级联参量过程能够产生纠缠光子对.分别利用脉冲和连续的532nm抽运 光在一块准周期极化的 LiTaO3晶体中同时实现非简并参量下转换(产生信号光与闲置光 )与和频(闲置光与抽运光和频生成和频光)的级联参量过程,获得630nm的信号光与460nm 的和频光.指出信号光与和频光之间存在纠缠关联性质.该方案的优点是可产生短波长的纠缠 光子对.
利用不同介质进行布里渊放大的研究
吕志伟, 何伟明, 王双义, 哈斯乌力吉
2005, 54 (2): 742-748. doi: 10.7498/aps.54.742
摘要 +
研究了受激布里渊散射振_放双池系统中振荡池和放大池选用不同种类介质的情况.理论分析 结果表明,当两种介质的布里渊频移接近,布里渊线宽有交叉时,系统仍具有放大作用.采 用CCl4作为放大池介质,CCl4/CS2的混合介质作为振荡池介质,利用Nd:YAG调Q 激光研究了布里渊频移的偏离对布里渊放大的影响,结果表明,当布里渊频移的偏离较小时 ,其种子光放大率和种子光脉宽压缩率仍然很大.采用CS2作为放大池介质,苯作为振荡池 介质,对振放双池系统进行了实验研究,其种子光放大率达到44,种子光脉宽压缩率为 72,相位共轭保真度为98%,种子光放大率的稳定度小于3%.
用高阶对比度研究光束的小尺度自聚焦
易煦农, 胡 巍, 罗海陆, 朱 静
2005, 54 (2): 749-754. doi: 10.7498/aps.54.749
摘要 +
提出了高阶对比度这一新参数来描述光束的近场均匀性,并用之研究高功率激光装置中的小 尺度自聚焦现象.分析了高功率光束小尺度自聚焦发生的过程中填充因子、调制度、对比度 及高阶对比度随B积分值的变化,指出高阶对比度在光束出现自聚焦成丝前后有更显著 的变化,所以是描述小尺度自聚焦效应的理想参数.
飞秒光参量放大中三波群速失配的补偿
马 晶, 章若冰, 张伟力, 王清月
2005, 54 (2): 755-762. doi: 10.7498/aps.54.755
摘要 +
为了消除群速失配对参量放大的不利影响,描述了利用脉冲波面倾斜与非共线相位匹配相结 合,完全补偿飞秒光参量放大(OPA)中三波群速失配的新方法.计算了在BBOⅠ类、Ⅱ类相 位匹配条件下, 三波实现群速匹配时,相位匹配角、脉冲波面倾斜角以及非共线角随信号 光波长的变化.并分析了三波群速匹配对空间走离长度、参量增益和参量带宽的影响.结果表 明,在BBOⅠ类、Ⅱ类相位匹配条件下,利用该方法均能实现飞秒OPA连续调谐时三波的群速 匹配,从而大大增加了三波的有效互作用长度,为能够获得高增益,窄脉宽的参量光脉冲提 供了理论依据和指导.
SOA动态增益特性的理论和实验研究
董建绩, 张新亮, 黄德修
2005, 54 (2): 763-767. doi: 10.7498/aps.54.763
摘要 +
提出了SOA有效增益恢复时间的概念,同时推导了有效增益恢复时间的解析表达式.针对SOA在交叉增益调制型波长转换方面的应用,从理论上分析了注入电流、探测光功率、有源区长度对增益恢复时间的影响,实验测量了不同条件下SOA的增益恢复时间,实验结果与理论计算结果相符合.
利用集总L-C元件构造的一维metamaterials特性的实验研究
赫 丽, 张冶文, 李宏强, 陈 鸿, 张东科
2005, 54 (2): 768-772. doi: 10.7498/aps.54.768
摘要 +
在普通微带传输线中周期性地加载集总LC元件能够构造一维特异性材料(metamaterials),它具有与众不同的特异性质.通过实验证实了波在这种结构中传播具有相速度与群速度方向相反的左手性通带,其折射率为负值,并发现平均折射率为零的能隙.这种结构具有结构紧凑,参数可调,制作简单的优点.
基于薄膜光子晶体超晶格理论的偏振带通滤波器
顾培夫, 陈海星, 秦小芸, 刘 旭
2005, 54 (2): 773-776. doi: 10.7498/aps.54.773
摘要 +
偏振带通滤波器在光通讯波分复用技术中有着特殊的应用.利用薄膜一维光子晶体超晶格概 念,提出了两种新的偏振带通滤波器的设计方法.第一种是基于两个一维光子晶体叠加的偏 振带通滤波器;第二种是在第一个光子晶体的中间插进第二个光子晶体,形成三个一维光子 晶体叠加的偏振带通滤波器.设计了性能优良的p偏振分量透射而s偏振分量反射的新型带通 滤波器.讨论了这种滤波器的通带特性和截止宽度.
马丁内兹型啁啾脉冲放大系统高阶色散的混合补偿
孙振红, 柴 路, 张志刚, 王清月, 张伟力, 黄小军, 袁晓东
2005, 54 (2): 777-781. doi: 10.7498/aps.54.777
摘要 +
采用光线追迹法对含有马丁内兹型展宽器的CPA系统的各阶色散进行了系统的理论研究,提出了引入适当负三阶色散量以补偿五阶色散的总体色散的混合补偿方法.该方法能够获得比采用仅补偿二、三阶色散的逐阶色散补偿法更接近傅里叶变换极限的超短脉冲.
基于NOLF双稳效应对经DSF压缩后的超短光脉冲进行消基座
贾新鸿, 吴正茂, 夏光琼
2005, 54 (2): 782-788. doi: 10.7498/aps.54.782
摘要 +
基于非线性FP腔(NOLF)双稳效应,提出一种利用掺铒光纤放大器(EDFA)及NOLF对经DSF压缩后的超短光脉冲进行消基座的方案.利用耦合模方程,分析了NOLF的消基座特性.结果表明,通过合理选择NOLF的反射率、入射脉冲的中心频率与NOLF的共振频率的失谐量及EDFA的增益,可使脉冲的基座能量比减小一半.
声场分离技术及其在近场声全息中的应用
于 飞, 陈 剑, 李卫兵, 陈心昭
2005, 54 (2): 789-797. doi: 10.7498/aps.54.789
摘要 +
提出空间声场分离技术,突破了近场声全息(NAH)的应用局限.它们的局限在于全息面一侧的声场必须是自由声场,即要求所有的声源必须位于另一侧.利用波数域内的波场外推理论及声压的标量叠加原理,建立起声场分离技术的双全息面实现方法,利用波数域内的Euler公式及粒子振速的矢量叠加原理,建立起该技术的单全息面实现方法.该技术的一个突出优点是在具有背景噪声的全息测量情况下, 可以消除背景噪声对全息变换结果的影响.理论的推导表明该技术方法的正确性,而仿真算例和实验则显示该技术的可行性和有效性.
通道宽度对二维粗糙边界斜面颗粒流的影响
鲍德松, 周 英, 张训生, 唐孝威
2005, 54 (2): 798-801. doi: 10.7498/aps.54.798
摘要 +
在此之前已经报道了二维斜面颗粒流在通道中的分布规律以及二维斜面粗糙边界附近的颗粒 流量密度(ξ=ρ·ν)分布.本文则主要研究通道宽度W对边界附近颗粒流量密度(ξ=ρ· ν)分布的影响.结果表明,颗粒流量密度随通道宽度的变化(ξW)存在一临界通道宽度W c.在本实验条件下临界通道宽度Wc=70d.当通道宽度小于临界宽度Wc时 ,通道中距边界20d—30d区间内的相对颗粒流量密度随斜面倾斜角的变化可描述为ξ∝( sinθ)α,α是与通道宽度W有关的参数,其数值在032至085之间.
地层静温预测的非牛顿流体数学模型
曾亿山, 卢德唐, 郭永存
2005, 54 (2): 802-806. doi: 10.7498/aps.54.802
摘要 +
根据热力学参数、泥浆参数及井筒结构参数等,先选定一个地层温度梯度进行计算,得出泥浆出口温度.将此计算值与实测温度值比较,按照比较结果再修正所选的地层温度梯度.如此反复,直到得出合理的地层温度梯度.在此基础上,从热力学及流体力学等有关方程出发, 经过推演得到井壁上温度随深度变化以及地层温度分布的数学模型.由于钻井过程中泥浆、 岩石及其温度场间是相互作用、相互影响的,这为研究热流固耦合渗流过程的理论与应 用提供了一种新的方法.
流体、等离子体和放电
弱电离等离子体对电磁波吸收的物理模型和数值求解
宋法伦, 曹金祥, 王 舸
2005, 54 (2): 807-811. doi: 10.7498/aps.54.807
摘要 +
从物理基本方程、理论证明和数值分析三方面说明了在一维平板模型中,含时波动方程和亥 姆霍兹方程是等价的,即使电磁波波长小于等离子体的尺度,电磁波的全波解也具有简谐形 式. 对电磁波在弱电离强碰撞等离子体中的传播特性进行了数值研究,结果表明,弱电离强 碰撞等离子体对电磁波具有很强的吸收特性.
有质动力和静电分离场对激光等离子体流体力学状态的影响
苍 宇, 鲁 欣, 武慧春, 张 杰
2005, 54 (2): 812-817. doi: 10.7498/aps.54.812
摘要 +
利用建立在欧拉坐标系上的一维电子_离子双流双温流体力学程序, 模拟了超短脉冲强激光 (1×1015W/cm2, 150fs)与线性密度梯度等离子体相互作用的流体力学过程. 模拟结果显示,入射激光与临界密度面的反射光叠加,在临界密度以下区域形成局域驻波, 产生的强有质动力在低密区驱动电子形成周期性密度结构——Bragg光栅,激光的反射被增 强. 临界密度处有质动力将等离子体分成向内和向外运动的两部分. 由于离子所受的有质动 力和热压强的梯度力远小于电子,体系产生了强静电分离场,离子的运动主要由该静电分离 场决定. 对双流双温模型和单流双温模型的模拟结果进行了比较. 当有质动力和热压强梯度 力较大时,两种模型对等离子体流体力学状态的描述有明显差异,单流双温模型无法描述此 时的流体力学状态.
高阻隔碳氢膜的制备及性能研究
葛袁静, 张越飞, 张广秋, 张谷令, 王久丽, 刘元福, 顾伟超, 冯文然, 刘赤子, 杨思泽, 陈光良
2005, 54 (2): 818-823. doi: 10.7498/aps.54.818
摘要 +
利用射频等离子体化学气象沉积法(r.f.PECVD),在12μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)上制备了碳氢膜. 用原子力显微镜(AFM),x射线光电子能谱(XPS),激光拉曼光谱,傅里叶红外光谱等仪器,对碳氢膜的表面形貌和内部结构特性进行了较详细研究. 镀碳氢膜PET的阻隔性能在标准透水蒸气测试仪上进行检测. 实验结果证明:沉积工艺参数对碳氢膜的生长速率及结构性能有重要影响;在PET上沉积的是纳米碳氢膜,该膜主要由sp2和sp3杂化的碳氢化合物组成;当PET上碳氢膜厚度为900nm时,阻水蒸气性能可提高7倍.
凝聚物质:结构、热学和力学性质
用扫描隧道显微镜操纵Cu亚表面自间隙原子
葛四平, 朱 星, 杨威生
2005, 54 (2): 824-831. doi: 10.7498/aps.54.824
摘要 +
在超高真空环境下使用扫描隧道显微镜研究了吸附有双甘氨肽分子的Cu(001)表面.在一定的 偏压条件下,针尖在该表面扫描后会形成纳米尺度的Cu团簇,这些团簇可以根据意愿排列成 字母或图形.团簇的高度同偏压、隧道电流以及时间等条件有密切关系.在室温下可以稳定存 在的团簇为制造纳米器件提供了技术上的可能性.实验结果表明,形成团簇的Cu原子不是来 自Cu衬底表面或是针尖.化学吸附在Cu表面的双甘氨肽分子,受到隧道电场的作用会在Cu表 面形成张应变场,Cu亚表面自间隙原子在张应变场作用下迁移到表面是形成团簇的原因.
Sm1-xGdxA12低温下的磁性
王克勤, 雒建林, 陈兆甲, 刘广同, 王楠林, 王万录, 吴子华
2005, 54 (2): 832-836. doi: 10.7498/aps.54.832
摘要 +
分别测量了Sm1-xGdxAl2在低温下不同外加磁场时的电阻和磁化率.实验 结果表明,铁磁性物质Sm1-xGdxAl2在居里温度以下时,自旋磁矩和轨 道磁矩反平行有序排列,且对温度的依赖关系不同,导致在磁性抵消点出现自旋铁磁有序而 总磁矩为零的磁现象.并发现外加强磁场时自旋轨道发生翻转.
N+离子注入聚四氟乙烯表面改性研究
L. Guzman, M. Adami, A. Miotello, 满宝元, 张运海, 吕国华, 刘爱华, 张庆刚
2005, 54 (2): 837-841. doi: 10.7498/aps.54.837
摘要 +
在剂量为1×1014—1×1017ions/cm2的范围内,在不同的温度条件下,用 能量为160keV氮离子对PTFE表面进行注入处理,处理后的样品用可见(514.5nm)和傅里叶红 外(1064nm)拉曼(Raman)光谱以及扫描电镜和x射线能谱仪进行检测.实验结果表明低剂量注 入可以增强PTFE晶体结构的取向和有序性;中等剂量时溅射损失效应明显,表面粗糙度加大 :高剂量注入时微观结构强烈地变化并生成CC双键,导致表面碳化.另外温度对表面改性效 果有很大的影响.刻蚀率和表面的微观结构的变化随着温度的升高而增强.离子注入前,用喷 射技术使样品覆盖一层150nm的金膜,薄膜的黏结性和硬度用划痕和透明胶带测试配合扫描 电镜进行分析.分析结果表明,黏结性在注入剂量为1014ions/cm2时明显增强,这 个结果与表面亲水性测量结果是一致的.但表面硬度只在温度为180℃时才得到了增强.
由缺陷引起的Burstein-Moss和带隙收缩效应对CdIn2O4透明导电薄膜光带隙的影响
伞海生, 冯博学, 何毓阳, 陈 冲, 李 斌
2005, 54 (2): 842-847. doi: 10.7498/aps.54.842
摘要 +
在Ar+O2气氛,采用射频反应溅射CdIn靶制备CdIn2O4(CIO)薄膜.通过对不同衬底 温度下制备和沉积后在氩气流中退火的薄膜进行透射、反射和Hall效应的测量和分析发现, 随着衬底温度的降低,载流子浓度呈上升趋势,而吸收边呈现先是“蓝移”然后“红移”的 现象.从理论上阐述了高浓度的点缺陷对CIO氧化物薄膜的能带产生的重要影响,这些影响主 要体现在带尾的形成,BursteinMoss(BM)漂移和带隙收缩.另外,衬底温度的变化将对 薄膜的迁移率有重要影响.对于CIO薄膜,由缺陷产生的空穴浓度将对薄膜的带隙收缩产生重 要影响并将直接影响到薄膜的光透性.由于存在吸收带尾,利用传统的“外推法”获得薄膜 的光带隙并不适合简并半导体,而应使用更为准确的“拟合法”.
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
可用于红外探测器的自组织量子线及其带间和子带间光学跃迁
李良新, 胡勇华
2005, 54 (2): 848-856. doi: 10.7498/aps.54.848
摘要 +
研究了自组织量子线Ga1-xInxAs的结构、应力分布及其光学性质.模拟了微应力导致的横向成序及其导引短周期超晶格形成量子线的过程,并计算出量子线在原子尺度上的微应力分布.这里考虑了价带各向异性、带间混合及局域应力分布对光学性质的作用.研究发现自组织量子线具有应用于正入射红外探测器的良好光学特性.结果显示当量子线的周期长度为15到30nm时,导带子带间跃迁波长处在10到20μm,这正是红外探测器的理想工作范围.同时,带间吸收波长在中红外范围,它提供了红外探测器的另一个窗口.
四方相BaTiO3铁电性的第一性原理研究
陈召勇, 杨 春, 李言荣, 薛卫东
2005, 54 (2): 857-862. doi: 10.7498/aps.54.857
摘要 +
在广义梯度近似下,利用超软赝势对立方相和四方相BaTiO3晶胞中Ti原子沿c轴位移时体系的能量、原子间电子云重叠布局数和各原子上的净电荷等进行了自洽计算.结果显示,当Ti原子沿c轴位移0012nm时,四方相BaTiO3体系能量最低,其自发极化强度为0261C/m2,该结果与实验数据相符合;同时表明,O原子的2p轨道和Ti原子的3d轨道的杂 化是BaTiO3晶体出现铁电性的重要原因.
PbWO4晶体中铅空位相关的色心模型
庄松林, 刘廷禹, 张启仁
2005, 54 (2): 863-867. doi: 10.7498/aps.54.863
摘要 +
使用密度泛函缀加平面波法,按照能量最低原理采用共轭梯度方法对几种含铅空位和不含铅 空位的钨酸铅晶体进行结构优化处理,计算了铅空位周围晶格的弛豫,得到铅空位周围的晶 格结构,同时对计算结果进行了讨论;在得到几何优化结构的基础上,利用相对论性密度泛 函离散变分法进一步计算了几种钨酸铅晶体结构的电子态密度.计算结果表明:1)铅空位周 围的晶格驰豫的结果使铅空位的局部电负性减弱.2)Pb 6s态的能级位于离价带顶10eV左右 ,说明Pb 6s态上的电子很难再失去,所以在钨酸铅中不太可能存在Pb3+或Pb4+ .3)价带顶主要由O的2p态占居,氧的2p态最容易失去电子.4)铅空位周围的可能形成的 色心是VF-VK+缔合色心.
Rb2TeW3O12电子结构及光学性质的第一性原理研究
张 勇, 唐超群, 戴 君
2005, 54 (2): 868-874. doi: 10.7498/aps.54.868
摘要 +
采用平面波超软赝势法对Rb2TeW3O12基态的几何结构、能带结构和光学特性等进行了系统的研究.几何结构研究不仅对基态平衡时的几何参量进行了优化计算,还对内部坐 标做了优化,其结果和实验测量值符合得很好.电子结构的研究表明,Rb2TeW3O12 属于宽禁带直接带隙半导体,禁带宽度为223eV,W 5d和O 2p轨道之间强烈杂化形成W— O共价键.计算了光学性质,给出了Rb2TeW3O12的介电函数实部ε1、虚部ε 2及相关光学参量,理论计算的静态介电常数为529
钢铁材料组织超细化机理的电子理论研究
刘春明, 张 辉, 张国英
2005, 54 (2): 875-879. doi: 10.7498/aps.54.875
摘要 +
通过计算机编程建立奥氏体相中的1/2[110]刃位错,用实空间的递推方法计算碳、氮及合金元素在完整晶体及位错区引起的环境敏感镶嵌能,进而讨论碳、氮及合金元素在位错区的 偏聚及交互作用.计算结果表明:分立的轻杂质C,N易偏聚在位错区,它们在刃位错上方形 成柯氏气团;合金元素在完整的奥氏体晶体中趋于均匀分布,强、中碳化物形成元素(Ti, V, Nb, Cr)易在刃位错区偏聚,它们在位错上方形成柯氏气团,而非碳化物形成元素Ni偏 聚于位错线下方,或分布于非缺陷区;轻杂质加剧强碳化物形成元素在刃位错区的偏聚.当 温度下降使得C,N及合金元素的浓度超过其最大固溶度时,在钢的奥氏体刃位错区将有C,N化合物脱溶,这些化合物可作为奥氏体再结晶的异质晶核,细化晶粒.
电子助进化学气相沉积金刚石中发射光谱的蒙特卡罗模拟
王志军, 董丽芳, 尚 勇
2005, 54 (2): 880-885. doi: 10.7498/aps.54.880
摘要 +
采用蒙特卡罗方法,对源料气体为CH4/H2混合气的电子助进化学气相沉积(EACVD)中 的氢原子(H)、碳原子(C)以及CH基团的发射过程进行了模拟.研究了CH4浓度、反应室气压 和衬底偏压等工艺参数对发射光谱及成膜的影响.研究发现,CH基团可能是有利于金刚石薄 膜生长的活性基团,而碳原子不是;偏压的升高可提高电子平均温度及衬底表面附近氢原子 的相对浓度;通过氢原子谱线可测定电子平均温度并找到最佳成膜实验条件.该结果对EACVD 生长金刚石薄膜过程中实时监测电子平均温度,有效控制工艺条件,生长出高质量的金刚石 薄膜具有重要的意义.
层间作用对HgS/CdS/HgS柱状纳米系统电子能量的影响
陈志谦, 郑瑞伦, 张翠玲
2005, 54 (2): 886-891. doi: 10.7498/aps.54.886
摘要 +
确立了柱状纳米系统电子势能随距离的变化关系,以HgS/CdS/HgS柱状纳米系统为例,讨论了层间作用对电子能谱的影响.结果表明:电子能量随势垒宽度和波矢的增大而增大,随势阱宽度的增大而减小;层间互作用会增大电子能量,但不会改变电子能量随势阱和势垒以及波矢的变化趋势.
SiCOH低介电常数薄膜的性质和键结构分析
王婷婷, 叶 超, 宁兆元, 程珊华
2005, 54 (2): 892-896. doi: 10.7498/aps.54.892
摘要 +
以十甲基环五硅氧烷为反应源、采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR_CVD)方法制备了具有低介电常数,且电绝缘性能和热稳定性优良的SiCOH薄膜. 通过对富氏变换红外光谱(FTIR)的分析,比较了反应源和薄膜键结构的差异,证实薄膜中一方面保持了源中由Si—O—Si键构成的环结构,另一方面形成了由大键角Si—O—Si键构成的鼠笼式结构,在沉积过程中失去的主要是侧链的—CH3基团. 薄膜经过400℃热处理后,其介电常数由385降低到285,对其FTIR谱的分析指出,薄膜中鼠笼式结构比例的增加可能是薄膜介电常数降低的原因.
考虑量子化效应的MOSFET阈值电压解析模型
代月花, 陈军宁, 柯导明, 孙家讹
2005, 54 (2): 897-901. doi: 10.7498/aps.54.897
摘要 +
根据改进后的三角势阱场近似,并考虑量子化效应,提出了一种基于物理的阈值电压解析模型,给出了MOSFET的阈值电压解析表达式,并与经典理论和数值模拟结果进行了比较.
混合场中 (Pr1-yNdy)2/3Sr1/3MnO3体系磁转变行为研究
康保娟, 曹世勋, 王新燕, 李领伟, 黎文峰, 刘 芬, 曹桂新, 郁黎明, 敬 超, 张金仓
2005, 54 (2): 902-906. doi: 10.7498/aps.54.902
摘要 +
对(Pr1-yNdy)2/3Sr1/3MnO3(y=2/8,4/8,6/8)体系在42K—300K温度范围内混合场(即交流驱动场Hac与附加直流磁场H dc的叠加)下的磁转变行为进行了系统的实验研究. 结果表明,随着外加直流磁场强 度的增大,样品的直流磁化强度增大,交流磁化率逐渐减小;在混合场作用下,磁转变温度 (居里温度)附近样品交流磁化率的实部出现一个特征的尖峰. 对于(Pr1-yNdy)2/3Sr1/3MnO3体系,随着Nd掺杂量的增加,交流磁化率实部 的相对变化 (Eχ′=Δχ′/χ′dc)的峰值对应的温度降低,这一点与该系 统的磁电阻的变化规律一致. 对锰氧化物体系在混合场中的磁转变现象进行了讨论.
多晶Sr2Fe1-xAlxMoO6的晶粒内低场磁电阻效应
王先杰, 隋 郁, 千正男, 程金光, 刘志国, 李 妍, 苏文辉, C. K. Ong
2005, 54 (2): 907-911. doi: 10.7498/aps.54.907
摘要 +
用传统的固相反应法合成了Fe位掺杂Al的双钙钛矿型氧化物Sr2Fe1-xAlxMoO6 (x=00,005,010,015,03)多晶材料. x射线衍射和扫描电子显微分析显示,在Fe位掺杂Al既没有引入杂相,也没有明显改变Sr2FeMoO6多晶材料的晶粒尺寸和晶界状态. 非磁性Al离子的掺杂使晶粒内部磁有序区细化成更小的区域,同时使反铁磁区内的磁耦合作用变弱. 这一方面提高了亚铁磁区磁化方向的磁场灵敏度;另一方面也降低了反铁磁区对自旋相关电子的散射;两方面的共同作用使Sr2FeMoO6的低场磁电阻效应明显增强,但这种尺寸效应也使材料的磁电阻在高温下下降得更快.
A位的Sm掺杂对La0.67Sr0.33MnO3体系磁电性质的影响
郭焕银, 刘 宁, 徐素军, 童 伟, 张裕恒
2005, 54 (2): 912-919. doi: 10.7498/aps.54.912
摘要 +
通过实验研究了La067-xSmxSr033MnO3(x=000,010,020,030)体系的M_T曲线、ESR曲线、红外光谱、拉曼光谱、ρ_T曲线和MR_T曲线. 实验结果表明:随着Sm掺杂的增加,体系从长程铁磁有序向自旋团簇玻璃态和反铁磁状态转变,Sm掺杂引起的磁结构变化和额外磁性耦合将导致CMR效应.
Dy的高掺杂对La0.7Sr0.3MnO3体系磁电性质的影响
蔡之让, 刘 宁, 童 伟, 张裕恒
2005, 54 (2): 920-929. doi: 10.7498/aps.54.920
摘要 +
通过实验研究了La07-xDyxSr03MnO3(x=000,030,040,050,060,070)体系的M_T曲线,M_H曲线,ρ_T曲线和MR_T曲线. 实验结果表明:随着Dy掺杂的增加,体系从长程铁磁有序向自旋团簇玻璃态、反铁磁及 亚铁磁状态转变. x=030样品的M_T曲线上在TN附近出现磁化强度尖峰, x=040时尖峰消失. 对x=050样品,ZFC的M_T曲线随温度增加出现一个谷,随 后在TN处出现峰;而FC的M_T曲线在低温下呈现负磁矩. 对x=060和070 样品,不论FC还是ZFC的M_T曲线都类似于x=050的ZFC的M_T曲线. 高掺杂时的输 运性质在其磁背景下发生异常. 这些奇异现象用Nel的双格子模型并联合M_H回滞曲线 给予很好地解释.
NiFe2O4纳米线阵列的制备与磁性
都有为, 于冬亮
2005, 54 (2): 930-934. doi: 10.7498/aps.54.930
摘要 +
在氧化铝模板的纳米孔洞中, 用电化学的方法沉积铁镍合金纳米线,经过550℃30h氧化处理 , 成功制备出 NiFe2O4纳米线阵列. 分别用扫描电子显微镜 (SEM) 、透射电 子显微镜 (TEM) 、x射线衍射仪 (XRD) 和振动样品磁场计 (VSM) 对样品的形貌、晶体结构 和磁学性质进行了表征测试. SEM和TEM观察结果显示氧化铝模板的孔洞分布均匀,孔心距约 为110nm; 纳米线的直径约为70nm. XRD显示纳米线阵列的物相结构为NiFe2O4; VSM测试结果表明,NiFe2O4纳米线阵列膜的易磁化方向垂直于膜面. 当垂直 磁化时磁滞回线的矩形比约为05,矫顽力为41×103A/m,比氧化处理前的铁镍合金 纳米线阵列都有显著提高.
钛酸钡单晶沿垂直解理面方向的超高压电响应的研究
邵 鑫, 李国荣, 曾华荣, 余寒峰, 罗豪甦, 殷庆瑞, 初瑞清, 徐志军
2005, 54 (2): 935-938. doi: 10.7498/aps.54.935
摘要 +
研究了钛酸钡单晶沿着解理面的压电响应. 首先发现在钛酸钡单晶中存在着解理面,当垂直 这一解理面方向施加电场时,得到了超过2000pC/N的超高压电常量d33. 而这一d 33值比沿着自发极化方向〈001〉方向施加电场得到的压电常量(d33〈001 〉=87pC/N)高20多倍. 而且,沿此方向在很低电场强度(低于1kV/mm)下得到了高达0 6%的应变值,这一应变值是同等场强下PMN_PT单晶的10倍之多. 这一结果无疑对发展无铅压 电材料驱动器提供了一种新可能.
铌锰锆钛酸铅铁电陶瓷电滞回线的温度和频率响应
李宝山, 朱志刚, 李国荣, 殷庆瑞, 丁爱丽
2005, 54 (2): 939-943. doi: 10.7498/aps.54.939
摘要 +
研究了Pb[(Zr052Ti048)095(Mn1/3Nb2/3)005]O3 (PMnN_PZT) 铁电陶瓷电滞回线的温度和频率响应,结果显示在高频和室温条件下测试铁电特性时,电滞回线呈现“束腰”形状,而不是通常所看到的方形回线 . 在低频和高温条件下测试时才能观察到正常的方形回线,同时,诸如矫顽场、极化强度、 内偏场这些重要的铁电参数也会随频率和温度发生显著的变化. 剩余极化强度随频率和温度 的大幅增长表明“束腰” 电滞回线有可能是由于缺陷偶极子引起的. 电滞回线形状与温度 和频率存在较强的相关性说明缺陷偶极子存在一特征弛豫时间,缺陷偶极子反转响应速度由 此弛豫时间决定.
Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金的自旋重取向和穆斯堡尔
李发伸, 张佩峰, 范多旺, 郑小平, 成昭华, 沈保根
2005, 54 (2): 944-948. doi: 10.7498/aps.54.944
摘要 +
系统研究了室温和77K温度时Tb03Dy07(Fe1-xAlx)195(x=0,005,01,015,02,025,03,035)合金中金属Al替代Fe对自旋重取向和穆斯堡尔谱的影响. 结果发现,Tb03Dy07(Fe1-xAlx)195合金的易磁化方向随成分和温度在{110}面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴,即自旋重取向. 室温下,当x=015时,Tb03Dy07(Fe1-xAlx)195合金中出现了少量非磁性相;x>015时,合金完全呈顺磁性;而77K温度下,x=02时合金仍然呈磁性相. 在室温和77K温度时,超精细场Hhf均随Al元素的增加而减小,而同质异能移IS随Al元素的增加而增加,四极劈裂QS随Al含量呈无规律的变化.
基于静态电滞回线的铁电电容模型
王龙海, 于 军, 王耘波, 彭 刚, 刘 锋, 高峻雄
2005, 54 (2): 949-954. doi: 10.7498/aps.54.949
摘要 +
根据铁电体的特征电滞回线和微观结构特点,将构成铁电体的晶胞等效为偶极子. 通过分析偶极子在电场作用下的极化反转机理,运用统计物理学基本原理建立了新的铁电电容模型. 该模型不仅适用于饱和极化的情况,对非饱和、电滞回线不对称以及输入电压中途转向等各种情况也都适用. 模型数学表达简洁,易于结合到实际的电路仿真软件中去,仿真结果与试验结果符合非常好.
双轴各向异性负折射率材料光纤中光子波函数几何相位研究
庄 飞, 沈建其
2005, 54 (2): 955-960. doi: 10.7498/aps.54.955
摘要 +
研究了双轴各向异性负折射率材料光纤中光传播特性及光子波函数几何相位的特殊性质. 为体现其拓扑与整体效应,光子几何相位必依赖于螺旋光纤中光子波函数演化路径所张开的立体角. 本研究证明,在双轴各向异性负折射率材料光纤中,因在光的传播过程中正负折射率对于光波几何相位的贡献可以相互抵消,因此光子几何相位将与光子波函数演化路径所张锥角无关. 还讨论了源于量子涨落效应的真空水平光子几何相位的物理性质以及在实验上探测这一真空效应的可能性.
硅酸盐熔体微结构单元的对称伸缩模的拉曼散射系数
吴永全, 蒋国昌, 尤静林, 侯怀宇, 陈 辉
2005, 54 (2): 961-966. doi: 10.7498/aps.54.961
摘要 +
通过一种新开发的模拟计算方法,计算了硅酸钠熔体的拉曼谱,及其在高频区代表5种硅氧 四面体(用Qi表示,其中i表示桥氧数)的特征峰的拉曼散射系数Si,发现成分的变化对5 种Qi的特征峰的拉曼散射系数的影响非常小.在此基础上取平均分别得到:S0=1,S1=0 .514,S2=0242,S3=0090和S4=0015然后将计算得到的散射系数应用于二硅酸 钠熔体的实验谱图的定量分析中,得到了该熔体中硅氧四面体单元的分布.同时从计算与试 验谱图的定量解谱中发现,钠系硅酸盐熔体谱中Q0和Q2的ASS模所产生的散射信号 不容忽视.
电子自旋偏振度及其弛豫过程的飞秒激光吸收光谱研究
赖天树, 刘鲁宁, 雷 亮, 寿 倩, 李熙莹, 王嘉辉, 林位株
2005, 54 (2): 967-971. doi: 10.7498/aps.54.967
摘要 +
基于二能级体系的速率方程,获得了非完全初始自旋偏振极化条件下的自旋偏振向上和向下 载流子布居弛豫的解析解. 基于小信号近似,给出了左、右旋圆偏振探测光的饱和吸收变化 的表达式. 此表达式中含有电子布居的初始自旋偏振度参数,因而用此表达式拟合实验数据 能够直接获取电子布居的初始自旋偏振度,而电子布居的初始自旋偏振度在自旋偏振输运研 究中是一个非常重要的关键参数. 实验获得了GaAs/AlGaAs多量子阱结构中光注入电子布居 的初始自旋偏振度及其弛豫时间常数.
激光照射下的低温氧化生成锗的纳米结构及其特性
黄伟其, 刘世荣
2005, 54 (2): 972-976. doi: 10.7498/aps.54.972
摘要 +
在高精度椭偏仪(HPE)系统中,采用激光照射硅锗合金衬底助氧化的新方法,在SiO2层中生成锗的双纳米面结构;并在样品生长过程中,用HPE同步测量样品的纳米结构. 用Raman光谱仪测量样品的横断面,发现很强的PL发光谱峰. 用量子受限模型和改进的量子从头计算(UHFR)方法分析了PL光谱的结构.
圆锥气泡声致发光光脉冲和光谱
李雪辰, 何寿杰, 艾希成, 张建平, 陈岐岱, 王 龙
2005, 54 (2): 977-981. doi: 10.7498/aps.54.977
摘要 +
对一种U形管圆锥气泡发光装置进行了改进,使其发光效果更好,利用光电倍增管和光谱仪 得到了水中空气圆锥气泡的发光脉冲和发光光谱图. 得到的发光脉冲在几百个ps和几个ns之 间不等;在近红外波长范围内观测到了水分子振动能级的特征谱,其连续谱发光强度随着波 长的增加而升高. 另外还得到了在水中加入NaCl溶液的气泡发光光谱图.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
Co:BaTiO3纳米复合薄膜的制备及其结构
程新路, 杨向东, 孙卫国, 唐永建, 张 超, 吴卫东, 何英杰, 陈正豪, 周岳亮
2005, 54 (2): 982-986. doi: 10.7498/aps.54.982
摘要 +
用脉冲激光沉积技术(PLD)在MgO(100)基底上生长了嵌埋Co纳米晶的BaTiO3复合薄膜. 分别利用x射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及拉曼光谱(Raman)对薄膜的微观结构、表面 形貌进行了表征. 结果表明该薄膜为c轴取向的四方晶体结构,薄膜表面均匀、致密、 具有原子尺度的光滑性,其均方根表面粗糙度(RMS)达到015nmCo以纳米晶形式嵌埋BaTi O3基体中,呈单分散性均匀分布,其粒径随激光脉冲数的增加而增大. Co:BaTiO3纳米 复合薄膜拉曼峰的强度随钴纳米晶粒径的增加明显减弱,但是峰的宽度逐渐增加.
弱非线性复合体中的高阶非线性响应
高 雷, 顾利萍
2005, 54 (2): 987-992. doi: 10.7498/aps.54.987
摘要 +
利用谱表示理论和微扰展开法,从理论上给出了适合于一般微结构复合体系的有效非线性响 应的一般表示式,并结合有效媒质近似(EMA),在弱非线性条件下研究了由三阶非线性组 分(体积分数为p)和线性组分构成的非线性复合体系的有效非线性响应,讨论了复合 体系的有效介电常数ε~e=εe+χe|E0|2+ηe|E0| 4中的有效三次非线性响应χe和有效高次非线性响应ηe与体积分数p和 退极化因子L之间的关系,分析了非线性组分的介电常数为复数情形时体系的有效高阶非线 性响应,从理论上说明了组分的高次非线性响应对整个复合体系的有效介电常数的影响. 