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Vol. 60, No. 8 (2011)

2011年04月20日
总论 核物理学 原子和分子物理学 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学 气体、等离子体和放电物理 凝聚物质:结构、力学和热学性质 凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质 前沿领域综述
前沿领域综述
物理学交叉学科及有关科学技术领域 地球物理学、天文学和天体物理学
总论
几类新的可积非线性色散项方程及其孤立波解
殷久利, 樊玉琴, 张娟, 田立新
2011, 60 (8): 080201. doi: 10.7498/aps.60.080201
摘要 +
在不同系统参数下,通过Painlev分析, 获得了广义修正Dullin-Gottwald-Holm方程中几类新的可积模型. 利用自动Backlund变换,得到了这几类可积模型的孤立波解.
厄尔尼诺/拉尼娜-南方涛动机制时滞海-气振子的渐近解
莫嘉琪, 林万涛, 林一骅
2011, 60 (8): 080202. doi: 10.7498/aps.60.080202
摘要 +
研究了一类厄尔尼诺/拉尼娜-南方涛动机制. 利用渐近分析的摄动方法,简单而有效地构造了一个厄尔尼诺/拉尼娜和南方涛动时滞模型解的渐近展开式. 讨论了相应问题解的渐近性态.
光子扣除(增加)压缩真空态与压缩猫态的保真度
吕菁芬, 马善钧
2011, 60 (8): 080301. doi: 10.7498/aps.60.080301
摘要 +
解析推导了任意光子扣除(增加)压缩真空态与压缩猫态的保真度. 研究表明,无论是光子增加还是光子扣除,最大保真度都随光子增加或扣除数目的增加而增加,且最大保真度对应的叠加态振幅也增加;此外,对于相同数目的增加和扣除光子数,光子增加后的最大保真度所对应的叠加态振幅比光子扣除所对应的叠加态振幅要大,而最大保真度略小一些. 尽管目前从实验上实现光子增加比光子扣除困难较大,但光子增加也可以成为获得大振幅猫态的一个有力手段.
基于纠缠交换的仲裁量子签名方案
李伟, 范明钰, 王光卫
2011, 60 (8): 080302. doi: 10.7498/aps.60.080302
摘要 +
提出了一种基于量子纠缠交换的仲裁签名协议. 以Bell态为基础,首先将待签消息利用幺正算符序列进行编码,通过算符序列对Bell态进行调制,再通过对量子信息加密产生签名.验证者将签名信息与仲裁者通过纠缠交换所产生的关联态相结合,通过Bell测量来对签名的真实性进行验证.算法利用量子加密保障了真实签名的不可伪造性,同时通过仲裁的参与结合量子密钥有效解决了双方的抵赖问题,方案还能够有效实现对通信双方隐私信息的保护.
量子稳定子码的差错纠正与译码网络构建
肖芳英, 陈汉武
2011, 60 (8): 080303. doi: 10.7498/aps.60.080303
摘要 +
寻找差错症状与差错算子之间映射关系是量子译码网络的核心内容,也是量子译码网络实现纠错功能的关键.给出了比特翻转差错症状矩阵和相位翻转差错症状矩阵的定义,将任意Pauli差错算子的差错症状表示为比特翻转差错症状矩阵和相位翻转差错症状矩阵的线性组合.研究发现,量子稳定子码的差错症状矩阵由其校验矩阵所决定,从而可将差错症状矩阵与差错算子之间的映射关系转化为校验矩阵与差错算子之间的映射关系,使得所有关于差错症状的分析都可以通过分析其校验矩阵来实现.这与经典线性码的差错症状与奇偶校验矩阵之间的关系类似,因此可以将经
Boussinesq方程组的广义变分原理
曹小群, 宋君强, 张卫民, 朱小谦, 赵军
2011, 60 (8): 080401. doi: 10.7498/aps.60.080401
摘要 +
半反推法是何吉欢为了寻求物理问题的变分原理而提出的,可避免由拉氏乘子法引起的临界变分现象. 应用半反推法分别获得了描述水波运动的两类Boussinesq方程组的一族广义变分原理,并验证了它们的正确性.
砖墙模型不能给出黑洞熵
杨学军, 赵峥
2011, 60 (8): 080402. doi: 10.7498/aps.60.080402
摘要 +
砖墙模型被广泛用于静态或稳态黑洞熵的计算,但为了避免发散,砖墙模型需要引入一紫外截断因子. 截断因子的引入至今没有给以合理的解释. 有工作表明,用砖墙模型或薄膜模型计算黑洞熵时,若采用广义不确定关系则可以去掉截断因子. 证明了将广义不确定关系用于砖墙模型计算Schwarzschild黑洞熵时,由于砖墙模型给出熵的第一项既是Bekenstein-Hawking项又含有截断因子,因此在去掉截断因子的同时也丢掉了Bekenstein-Hawking项,将得不到黑洞熵.
利用新的整体嵌入方法研究高维旋转黑洞的Hawking效应和Unruh效应
张丽春, 李怀繁, 赵仁
2011, 60 (8): 080403. doi: 10.7498/aps.60.080403
摘要 +
首先通过维数约化的方法,在事件视界附近将高维旋转时空线元化为二维度规(仅仅是(t-r)部分),然后利用新的整体嵌入方法研究了(1+1)维时空的Hawking温度(Unruh温度).研究结果验证了Banerjee和Majhi观点的正确性,同时将该观点推广到了高维旋转黑洞的研究,得到了高维旋转黑洞的Hawking 温度(Unruh温度).
强磁场中弱相互作用费米气体的热力学性质
门福殿, 王炳福, 何晓刚, 隗群梅
2011, 60 (8): 080501. doi: 10.7498/aps.60.080501
摘要 +
基于赝势法和局域密度近似研究了强磁场中弱相互作用费米气体的热力学性质,得出化学势、总能和热容量的解析式,同时分析了磁场及相互作用对系统热力学性质的影响.研究表明,无论是高温情况还是低温情况下,磁场都能调节相互作用的影响.低温下,与无磁场的系统相比,磁场降低系统的化学势、总能和热容量;与无相互作用系统相比,排斥作用增加化学势而降低总能及热容量.高温下,磁场和排斥作用均可降低系统的总能而增加热容量,强磁场可以改变相互作用对总能及热容量的影响.
Duffing单边碰撞系统的混沌鞍合并激变
冯进钤, 徐伟
2011, 60 (8): 080502. doi: 10.7498/aps.60.080502
摘要 +
以典型的Duffing单边碰撞系统为研究对象,对系统中的混沌鞍进行了细致的分析.研究表明,系统的混沌鞍同样存在合并激变,合并激变是由连接两个混沌鞍的周期鞍的稳定流形与不稳定流形相切所诱发,相切使得边界上的混沌鞍与内部的混沌鞍发生碰撞而突然合并为一个较大的边界混沌鞍.混沌鞍的合并激变行为最终会诱导混沌吸引子的合并激变发生.
FitzHugh-Nagumo系统中螺旋波的控制
高加振, 谢玲玲, 谢伟苗, 高继华
2011, 60 (8): 080503. doi: 10.7498/aps.60.080503
摘要 +
采用FitzHugh-Nagumo方程,研究了二维时空系统中螺旋波的控制问题,利用相空间压缩方法对部分系统变量的振幅进行限制从而影响螺旋波的稳定性.研究表明,控制过程可分为三个不同的阶段:在较小压缩限条件下螺旋波可以被完全消除,系统进入均匀定态;在较大的压缩限条件下螺旋波能够稳定存在,而且其振荡频率不随控制参数的改变而发生变化;当压缩限介于上述两者之间时,系统表现为时空混沌态.对上述控制过程进行了进一步的讨论,研究了不同控制参数条件下的系统斑图、变量的演化、相空间轨道等性质,并且对振幅函数和振荡频率特征进
具有选择与遗忘机制的极端学习机在时间序列预测中的应用
张弦, 王宏力
2011, 60 (8): 080504. doi: 10.7498/aps.60.080504
摘要 +
针对训练样本贯序输入时的极端学习机 (ELM)训练问题,提出一种具有选择与遗忘机制的极端学习机 (SF-ELM),并研究了其在混沌时间序列预测中的应用. SF-ELM以逐次增加新训练样本的方式实现在线训练,通过引入遗忘因子以减弱旧训练样本的影响,同时以泛化能力为判断依据,对其输出权值进行选择性递推更新. 混沌时间序列在线预测实例表明,SF-ELM是一种有效的ELM在线训练模式. 相比于在线贯序极端学习机,SF-ELM具有更快的在线训练速度和更高的在线预测精度,因此更适于混沌时间序列在线预测.
螺旋波动力学性质的元胞自动机有向小世界网络研究
田昌海, 邓敏艺, 孔令江, 刘慕仁
2011, 60 (8): 080505. doi: 10.7498/aps.60.080505
摘要 +
以Greenberg-Hastings激发介质元胞自动机模型为基础,研究了有向小世界网络中重新连接概率p对螺旋波动力学行为的影响.对于在规则网络下的稳定螺旋波,施加有向小世界网络后发现:当p值较小时,原本稳定的螺旋波仍保持其稳定性.随着p的增大,先后观察到螺旋波持续漫游、螺旋波断裂以及螺旋波消失等现象.通过监测系统的激发比率,发现以上现象的产生源于介质激发性随p的增大而降低.同时还发现元胞周期的变化也与p有关.
硬件加密的扩频通信方案
萧宝瑾, 仝海丽, 张建忠, 张朝霞, 王云才
2011, 60 (8): 080506. doi: 10.7498/aps.60.080506
摘要 +
提出了一个利用混沌激光源产生1 Gbit/s的随机序列作为扩频码的方案.理论分析表明,该随机序列克服了伪随机序列的周期性,在扩大扩频码容量的同时实现了扩频码可变,提高了通信安全性. 利用Simulink软件对该扩频系统进行仿真.结果表明,当信息速率一定时,扩频增益越大,误码率越低,与理论结果相符.与传统的扩频系统相比,该方案在提高系统抗干扰能力的同时也增强了保密性.
一类混沌系统的修正函数投影同步
李建芬, 李农
2011, 60 (8): 080507. doi: 10.7498/aps.60.080507
摘要 +
针对一类混沌系统,通过构造合适的响应系统,提出一种修正函数投影同步方法.基于单向耦合同步原理,给出了两种响应系统的设计方案,由于只需向响应系统传送一个驱动变量即可实现混沌修正函数投影同步,因而实用性更强.利用Lyapunov稳定性理论给出了相应的证明. 最后以一个超混沌系统进行了数值仿真,仿真结果进一步表明该方法的有效性.
考虑双速度差效应的耦合映射跟驰模型
葛红霞, 程荣军, 李志鹏
2011, 60 (8): 080508. doi: 10.7498/aps.60.080508
摘要 +
基于Konishi等的研究工作,提出了涉及前方两辆车车头间距的优化速度函数的耦合映射跟驰模型. 采用反馈控制方法,研究了耦合映射跟驰模型中的交通拥堵控制. 利用反馈控制理论,给出了头车速度发生变化时交通流保持稳定的条件,并与Konishi等得到的结果进行了比较. 数值模拟结果表明,所提出的模型在经典的反馈控制方法下描述的交通拥堵现象得到了有效抑制.
双稳系统的随机能量共振和作功效率
林敏, 张美丽, 黄咏梅
2011, 60 (8): 080509. doi: 10.7498/aps.60.080509
摘要 +
分析了处于双稳系统中的布朗粒子与外界的周期性外力和热随机力的功、热交互作用,建立了基于Langevin方程的随机能量平衡方程.围绕着受周期力、随机力和阻尼力共同作用的Langevin方程,采用动力学和非平衡热力学相结合的方法,从以力为立足点转到以能量为研究核心,深入分析了布朗粒子沿单一轨线运动时系统与环境之间的能量交换和作功效率,揭示了双稳系统的随机能量共振现象.
基于元胞自动机考虑传播延迟的复杂网络病毒传播研究
王亚奇, 蒋国平
2011, 60 (8): 080510. doi: 10.7498/aps.60.080510
摘要 +
基于元胞自动机,研究传播延迟对复杂网络病毒传播动力学行为的影响,提出一种新的易染状态-感染状态-易染状态(SIS)传播模型.研究表明,传播延迟的存在显著降低了网络的传播临界值,增强了网络中病毒爆发的危险性.研究还发现,随着传播延迟的增大,病毒的感染程度以及传播速率都明显增大.此外,SIS传播模型不仅能够反映病毒的平均传播趋势,而且可以描述病毒随时间的动态演化过程以及病毒的爆发和消亡等概率事件,从而有效地克服了利用平均场方法构建的微分方程模型只能反映病毒平均传播趋势的局限性.同时,还给出有效控制网络中病毒传
双路光谱展宽的钛宝石飞秒光学频率梳系统
曹士英, 方占军, 孟飞, 王强, 李天初
2011, 60 (8): 080601. doi: 10.7498/aps.60.080601
摘要 +
对中国计量科学研究院研制的第一代基于钛宝石飞秒激光器的光学频率梳系统进行了改进和优化. 通过对激光器重复频率、光谱展宽以及拍频信号探测等方面的改进,有效地降低了光谱展宽的复杂性,提高了飞秒光学频率梳系统的稳定性和激光频率测量的便捷性. 采用该光学频率梳系统对碘稳频532 nm和碘稳频633 nm激光绝对频率进行了测量,测量结果在国际推荐值的不确定度范围之内.
一种新型缓变倒向场大回旋电子枪
武新慧, 李家胤, 赵晓云, 李天明, 胡标
2011, 60 (8): 080701. doi: 10.7498/aps.60.080701
摘要 +
提出了一种新的利用缓变倒向场获得大回旋电子注的设计方法,在分析缓变倒向场中电子的运动规律和引起偏心与速度零散的各种原因的基础上,设计了一支大回旋电子枪.与传统设计思路不同,这种大回旋电子枪既不追求形成薄的管状电子束,又不追求突变的倒向磁场,因而极大降低了制管工艺和结构复杂性;阴极发射带可以位于倒向点前的轴向磁场幅值渐减区域,通过控制各条轨迹起始点的正则角动量差异,并利用多种不利因素的相互抵消作用来减小偏心与速度零散.模拟计算结果与理论分析一致,表明通过微调电磁场使各种不利因素相互抵消可以显著提高大回旋电子
碳纳米管阴极强流脉冲发射放气质谱分析
谌怡, 张篁, 刘星光, 夏连胜, 杨安民
2011, 60 (8): 080702. doi: 10.7498/aps.60.080702
摘要 +
借助2 MeV直线感应加速器注入器平台,利用四极质谱仪研究了碳纳米管阴极的强流脉冲发射放气质谱特性. 研究结果表明:在脉冲高压电场下,碳纳米管阴极材料释放出较多的吸附气体,解吸气体又以CO2,N2(CO),H2三种气体居多,这些解吸气体在阴极等离子体形成过程中起着重要的作用. 通过分析解吸气体成分的含量,证明碳纳米管阴极强流脉冲电子发射过程为场致等离子体发射,而不是场致爆炸发射.
X射线相衬成像光子筛
程冠晓, 胡超
2011, 60 (8): 080703. doi: 10.7498/aps.60.080703
摘要 +
基于 Zernike相衬成像原理和光瞳切趾原理,提出一种将相位板和切趾光子筛集成为一个相衬显微物镜的 X射线相衬成像光子筛的设计方法.这种 X射线相衬成像物镜可以实现生物体组织或者其他弱吸收材料的高分辨率和高衬度成像.通过优化光子筛透镜的衍射结构,可以抑制成像系统的点扩展函数的旁瓣和消除高阶衍射焦点,从而提高成像分辨率;另外,将光子筛透镜和变相板合为一体,克服了成像透镜和变相板难以对准的缺陷.以高斯切趾光子筛为例,实验验证了设计方法的可行性.
核物理学
用于频域方法测量超短电子束纵向分布的Kramers-Krnig变换研究
吴岱, 刘文鑫, 唐传祥, 黎明
2011, 60 (8): 082901. doi: 10.7498/aps.60.082901
摘要 +
Kramers-Krnig(K-K)变换方法被广泛地应用于频域测量中还原超短电子束团分布,成为分析电子束团形状、长度等参量的有效工具. 研究发现,利用该方法分析电子束参量时,自相干曲线基底的选择、低频损耗与高频截止及插值外推位置的选择,对束团参量有重要的影响. 以清华大学加速器实验平台采用相干渡越辐射测试束团长度为例,分析了上述参量的选取对测量结果的影响,讨论了选择K-K变换的关键物理参量的方法.
原子和分子物理学
任意偏振激光作用下二维模型H原子的谐波发射
张春丽, 冯志波, 祁月盈, 车继馨
2011, 60 (8): 083201. doi: 10.7498/aps.60.083201
摘要 +
采用二维渐近边界条件和辛算法数值求解了任意偏振激光和H原子相互作用的二维含时Schrdinger方程的无穷空间初值问题. 计算了二维H原子在不同偏振激光作用下的谐波发射,得到各种椭圆率下谐波谱的特点与已有文献结果一致.通过电子的基态布居概率和某一时刻的概率密度分布以及电子的平均位移,对不同椭圆率下谐波谱的特点进行了分析. 结果表明,将渐近边界条件和辛算法推广到二维是合理和有效的.
Cq+(q=14)与He,Ne,Ar碰撞的电子损失截面测量与研究
鲁彦霞, 谢安平, 李小华, 向东, 路兴强, 李新霞, 黄千红
2011, 60 (8): 083401. doi: 10.7498/aps.60.083401
摘要 +
在中能区测量了Cq+(q=14)与He,Ne,Ar气体原子碰撞的电子损失截面,计算分析了入射离子损失两个电子与一个电子的总截面比 R21. 单反应道分析无法完全解释所有实验结果,必须同时考虑入射离子的电子损失、电子俘获和靶原子电离各种出射道间的耦合作用. 对于不同靶原子的碰撞,入射离子损失一个电子和两个电子的速度阈值可以由屏蔽和反屏蔽理论解释. 然而,该理论不能完全解释截面比 R21
(OsnN)0,(n=16)团簇电子结构与光谱性质的理论研究
张秀荣, 吴礼清, 饶倩
2011, 60 (8): 083601. doi: 10.7498/aps.60.083601
摘要 +
采用密度泛函理论中的杂化密度泛函B3LYP方法在赝势基组LANL2DZ水平上对OsnN0,(n=16)团簇的各种可能构型进行了几何结构优化,得出了它们的基态构型,并对基态结构的磁学性质、自然键轨道(NBO)、光谱和芳香性进行了理论研究. 研究结果表明:OsN-和Os5N-团簇发生了磁矩猝灭的现象,在Os2N和Os4N
AuCu249合金团簇热稳定性的原子尺度计算研究
邵琛玮, 王振华, 李艳男, 赵骞, 张林
2011, 60 (8): 083602. doi: 10.7498/aps.60.083602
摘要 +
采用基于嵌入原子法的NVT正则系综分子动力学方法,在原子尺度上计算了包含249个原子的金属间化合物AuCu249合金团簇由固态转变为熔体的结构演化过程. 根据对分布函数、原子密度分布函数和主要原子键对数目随温度的变化,发现在温度从低温升到高温的过程中,合金团簇内伴随着原子的连续位置交换,团簇呈现由外及里的分阶段结构转变. 同时还发现在团簇内原子堆积结构转变过程中,Au原子出现由团簇内层向外层运动的趋势,而Cu原子则有由外层向内层运动的趋势.
电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
X波段重频过模返波振荡器实验研究
吴洋, 金晓, 马乔生, 李正红, 鞠炳全, 苏昶, 许州, 唐传祥
2011, 60 (8): 084101. doi: 10.7498/aps.60.084101
摘要 +
根据两腔振荡器和返波管的特点研制了过模结构返波振荡器, 该器件主要由调制腔和换能腔(慢波结构)两部分组成. 调制腔既是电子束的预调制腔, 也是微波谐振反射腔, 它同换能腔形成一个过模微波谐振腔,经调制腔调制后的电子束在换能腔中实现束波能量转换. 根据加速器的电子束参数(束压为1 MV,束流为20 kA)设计了一个X波段的高功率微波器件,2.5维粒子模拟程序模拟得到微波频率为8.25 GHz,输出功率为5.70 GW. 用超导磁体作为引导磁场,单次运行输出微波功率为5.20 GW,微波频率为(8.250.
一种新型径向三腔同轴虚阴极振荡器全三维粒子模拟研究
杨超, 刘大刚, 周俊, 廖臣, 彭凯, 刘盛纲
2011, 60 (8): 084102. doi: 10.7498/aps.60.084102
摘要 +
提出了一种新型径向三腔同轴虚阴极振荡器,并进行了数值模拟研究. 研究表明: 这种径向三腔结构在束波转换面进行电场调制,能够大幅提高束波转换效率;同时,由阳极栅网和径向三腔结构构成的谐振装置能有效地抑制模式竞争;另外,由于采用了同轴引出结构,在提高能量引出的同时还能有效吸收漂移管中被利用过的电子,因此这种新型虚阴极振荡器能够获得较高的输出功率. 模拟的电子束电压为400 kV,电流为50 kA,主频为4.5 GHz,峰值功率达到6 GW,平均输出功率为3.1 GW,束波转换效率达到15%.
电介质表面纵向射频电场对次级电子倍增效应的影响
朱方, 张兆传, 戴舜, 罗积润
2011, 60 (8): 084103. doi: 10.7498/aps.60.084103
摘要 +
基于次级电子倍增动力学模型和次级电子发射曲线,运用蒙特卡罗方法模拟电介质表面具有纵向射频电场作用下的单边次级电子倍增现象,研究次级电子倍增的表面电场敏感曲线和时间演化图像. 以一个S波段射频介质窗为例,计算次级电子在其介质表面的沉积功率. 结果表明,纵向射频电场可能加剧电介质表面的次级电子倍增效应,易于导致介质片破裂,不利于高频能量传输.
连通的开口和闭口谐振环构成的磁超材料设计
陈春晖, 屈绍波, 王甲富, 马华, 徐卓, 何花
2011, 60 (8): 084104. doi: 10.7498/aps.60.084104
摘要 +
在已有的磁超材料和左手材料结构中,负等效磁导率主要通过开口谐振环、平行短金属线对或者它们的变形结构来实现. 这些结构要求入射电磁波的电场方向平行于基板. 针对这一特点,利用将开口和闭口的谐振环相连通的思想,设计出了入射电磁波的电场方向垂直于基板型的三维磁超材料,并予以实验验证. 该对称结构中金属线线宽的变化对磁谐振频率影响很小,有利于实际的加工和应用. 同时,该结构对于设计三维以及具有极化无关、均匀各向同性等特点的磁超材料和左手材料具有参考价值.
高传输通过率带状电子注聚焦与传输特性的研究
阮存军, 王树忠, 韩莹, 李庆生
2011, 60 (8): 084105. doi: 10.7498/aps.60.084105
摘要 +
大宽高比的非轴对称带状电子注在微波和毫米波真空电子器件中具有显著的技术优势与应用潜力. 采用轴向均匀磁场可以聚焦和传输带状电子注,且具有易于实现电子注与磁场的匹配和调节、聚焦强流电子注以及无传输截止电压限制等优点,但面临严重的Diocotron不稳定性. 结合单粒子模型理论和冷流模型理论,对带状电子注传输特性进行的研究及其数值计算表明,通过详细设计带状注电子光学系统物理参数,增强聚焦磁场并在传输通道高度方向上选择较大的电子注填充比,可以有效降低Diocotron不稳定性对带状电子注的影响,并实现其长距离稳
涡旋光束与相位全息光栅不对准时的衍射特性研究
黎芳, 江月松, 欧军, 唐华
2011, 60 (8): 084201. doi: 10.7498/aps.60.084201
摘要 +
研究了涡旋光束与相位全息光栅不对准时衍射光束的解析特性.利用理论推导的方法得出涡旋光束经相位全息光栅接收后一阶衍射光束的解析表达式.然后通过仿真分析分别得出在发生正常对准、横向偏移、角向倾斜及横向偏移和角向倾斜两者同时出现时衍射光束的质心偏移特性和中心强度变化特性.研究表明: 拉盖尔-高斯光束经相位全息光栅衍射后得到的光场表达式为合流超几何函数形式.光束与相位全息光栅间的不对准会引起衍射光束质心的偏移,而且光束质心的偏移量随入射光束偏移距离和偏离角的增加而增加,与入射光束的偏移方向和方位角无关.角向倾斜时
无源标签反向散射调制性能的分析和测试
李兵, 何怡刚, 侯周国, 佘开, 佐磊
2011, 60 (8): 084202. doi: 10.7498/aps.60.084202
摘要 +
分析了无源超高频射频识别系统阅读器接收机获得最大有效吸收功率的标签侧条件,讨论阻抗失配对标签反向散射链路调制系数的影响,导出阅读器接收机归一化有效吸收功率、解调输出信号的信噪比下边界和接收端误码率三者的反向散射调制系数表达式.在开阔的室内环境下,完成了不同参数条件下的反向散射调制系数测试.测试研究表明,反向散射调制系数位于区间 时,标签可以被正确识别.
基于相位调制-解调的光纤激光相位噪声检测方法研究
王小林, 周朴, 马阎星, 马浩统, 李霄, 许晓军, 赵伊君
2011, 60 (8): 084203. doi: 10.7498/aps.60.084203
摘要 +
在主动相位控制相干合成中,常用的光纤激光主动相位控制方法主要有外差法、多抖动法和随机并行梯度下降算法等. 基于多抖动法和外差法的原理,提出了一种新型的基于相位调制-解调的相位检测与控制方法. 该方法利用周期信号对参考光进行相位调制,将调制后的参考光与待检测信号光进行相干检测,通过对相干光强信号和相位调制信号的融合处理,实现相位噪声的检测和控制. 对该方法进行了数值模拟和实验研究. 实验结果表明,对于频率为2 kHz,噪声范围为[0,2)的正弦噪声,相位检测精度优于/50,控制精度可达
利用电光相位调制和交叉相位调制制作时间透镜的实验及仿真分析
李博, 谭中伟, 张晓兴
2011, 60 (8): 084204. doi: 10.7498/aps.60.084204
摘要 +
对时间成像理论进行简要研究. 利用电光相位调制器进行光脉冲压缩实验,并分别对基于电光相位调制和交叉相位调制的时间透镜组成的时间成像系统进行了仿真和讨论. 实验结果表明,基于电光相位调制的时间透镜组成的时间成像系统可以有效压缩光脉冲,但是该系统受到了孔径限制,压缩系数较小,分辨率较低. 进一步的仿真分析结果表明,基于交叉相位调制的时间透镜组成的时间成像系统不受孔径限制,能够获得更大的压缩系数和更高的分辨率,但是该系统的实现难度较大.
基于双路偏振影像分光的立体视觉
代煜, 张建勋
2011, 60 (8): 084205. doi: 10.7498/aps.60.084205
摘要 +
提出使用金属薄膜对双路偏振影像进行分光以实现三维立体视觉.由两台相同的液晶显示器出射的线偏振光分别被超薄铝膜反射和透射.由于超薄金属膜的光学常数与膜的厚度相关,采用分段线性函数建立铝膜的厚度与体积分数的关系,进而用Sheng模型估计铝膜的光学常数.证明了反射光和透射光都是椭圆偏振光且主轴接近垂直,从而可以通过偏振方向互相垂直的偏振片将两者加以区分,并使观察者对液晶显示器的图像产生深度感.考虑到双目入射光强度的均衡,计算了最优的铝膜厚度.实验结果与理论分析完全符合,验证了方法的正确性.
两步相移数字全息物光重建误差分析与校正
徐先锋, 韩立立, 袁红光
2011, 60 (8): 084206. doi: 10.7498/aps.60.084206
摘要 +
系统研究了两步相移数字全息干涉术中相移误差引起的波前再现误差的计算和校正方法. 基于衍射物光相位分布的随机性和振幅相位的相互独立性原理,介绍了相移数字全息中物光波前再现误差的表达形式,推导出步长为/2的两步算法中物光重建误差的表达式. 通过进一步分析这一重建误差的结构和特点,结合物光表达式,给出了自动校正相移误差引起的波前重建误差的校正方法. 该方法无需增加测量,在未知相移误差大小的情况下,只对标准两步相移算法恢复的物光复振幅进行处理就可以实现对物光振幅和相位的同时校正. 计算机模拟结果表明,校正后可将
单量子点在双脉冲激发下偏振光子发射的统计特性
古丽姗, 王东升, 彭勇刚, 郑雨军
2011, 60 (8): 084207. doi: 10.7498/aps.60.084207
摘要 +
用产生函数(generating function)方法对单个半导体量子点系统在外加双脉冲场作用下发射偏振(x偏振和y偏振)光子的统计性质进行了研究. 研究结果表明,量子相干对单量子点系统的吸收线型、Mandel参数Q与x偏振光子和y偏振光子之间的高阶交叉关联具有显著的影响.
奇偶二项式光场态的小波变换
宋军, 许业军, 范洪义
2011, 60 (8): 084208. doi: 10.7498/aps.60.084208
摘要 +
利用有序算符内积分方法,小波变换可以表示为被转换态矢|f〉在压缩平移算符U(,s)作用下向母小波态矢〈|转换的矩阵元〈|U(,s)|f〉. 在此基础上,计算了奇、偶二项式态的小波变换,得到小波变换谱. 结果表明,小波变换谱可以起到识别这些量子力学态的作用,具有直观易辨的优点.
多光子偏振态与单光子高维空间态之间的相互变换及其应用
林青
2011, 60 (8): 084209. doi: 10.7498/aps.60.084209
摘要 +
基于一种特殊的控制非门,实现多光子偏振态与单光子空间高维态之间的相互变换,使得对多光子偏振态的操作可以通过对单光子的操作来完成,由此可以实现任意多光子正定算符值测量和多光子任意幺正操作.这种实现方式是以一定概率完成的,但其效率要优于此前的方案,在目前的实验条件下是可行的.
高功率光纤激光器二级抽运技术的理论分析
杨未强, 侯静, 宋锐, 刘泽金
2011, 60 (8): 084210. doi: 10.7498/aps.60.084210
摘要 +
从理论上分析了高功率光纤激光器直接抽运和二级抽运的斜率效率和热管理问题. 计算结果表明:波长为975 nm的激光直接抽运产生波长为1070 nm的激光时,理论斜率效率为80%,但当抽运光功率为10 kW时,在强制水冷条件下纤芯极值温度也难以降到150 ℃以下;在二级抽运技术中,波长为1018 nm的激光抽运产生波长为1070 nm的激光时,若采用传统的包层抽运技术,其斜率效率不足20%,如果抽运功率填充因子由0.0025提高到0.1,则理论上斜率效率可由18.5%提高到80.9%,从而总斜率效率由15.5
四磺酸基苯基卟啉荧光增强苯的高阶受激拉曼散射
李占龙, 陆国会, 孙成林, 门志伟, 里佐威, 高淑琴
2011, 60 (8): 084211. doi: 10.7498/aps.60.084211
摘要 +
报道了在液芯光纤内利用四磺酸基苯基卟啉荧光增强苯的高阶受激拉曼散射实验研究. 实验表明:利用荧光效应显著增强苯的高阶受激拉曼谱线的强度;高阶Stokes谱线的阈值明显降低;随着Stokes谱线阶数的增加,Stokes谱线宽度变窄. 用3.55 mJ小能量激光实现了液芯光纤内生物分子荧光增强受激拉曼散射. 此技术对实现宽带受激辐射、种子激光、生物大分子结构研究和生物分子的非生物利用等领域有广阔的应用前景.
强非局域非线性介质中拉盖尔-高斯型光孤子相互作用
张霞萍, 刘友文
2011, 60 (8): 084212. doi: 10.7498/aps.60.084212
摘要 +
利用强非局域非线性介质中傍轴光束传输的线性模型(修正的Snyder-Mitchell模型)讨论了两束共线(即光束中心和传输方向都相同)拉盖尔-高斯型光孤子的传输过程. 改变双光束的相对阶数和相对强度比,叠加光场在传输截面上的光强分布呈现出多样性,通过叠加的方法在该介质中产生了多环形光孤子. 一定条件下传输光束在传输过程中会出现旋转现象,叠加光场成为旋转光场,给出了旋转光束的旋转条件以及旋转速度. 进一步利用拉盖尔-高斯光束在传输过程中特有的螺旋相位特点分析了光场截面强度多样性产生的物理机理.
非局域程度对空间暗孤子相互作用的影响
高星辉, 杨振军, 周罗红, 郑一周, 陆大全, 胡巍
2011, 60 (8): 084213. doi: 10.7498/aps.60.084213
摘要 +
对1+1维非局域自散焦介质中暗孤子的相互作用进行了研究. 数值模拟结果表明:在非局域自散焦介质中,存在着暗孤子相互作用的临界点. 在临界点上,吸引力等于排斥力;在临界点外,暗孤子间相互作用可能表现为相互吸引也可能表现为相互排斥.
强非局域非线性介质中的互诱导分数傅里叶变换
赵宝平, 杨振军, 陆大全, 胡巍
2011, 60 (8): 084214. doi: 10.7498/aps.60.084214
摘要 +
在强非局域非线性介质中,用强抽运光可以诱导另一弱信号光实现互诱导分数傅里叶变换效应.信号光的分数傅里叶变换阶数与传输距离和抽运光功率有关,当传输距离不变时与抽运光功率的开方成正比.互诱导分数傅里叶变换是实现光控光的又一方法,其特性有助于研发新型的分数傅里叶变换器件,并在光信息处理、光学成像等多个领域有潜在的应用.
利用光孤子机制实现超宽范围波长调谐的理论和实验研究
朱启华, 周寿桓, 赵磊, 曾小明, 黄征, 周凯南, 王逍, 黄小军, 冯国英
2011, 60 (8): 084215. doi: 10.7498/aps.60.084215
摘要 +
以获得光参量啁啾脉冲放大系统主激光与抽运光两种波长、宽带、超短脉冲的产生及精密同步为目标,探索采用光孤子机制实现超宽带宽范围的可调谐超短脉冲产生. 数值模拟了孤子传输过程中的时域-频域演化过程及与其他非线性效应的相互作用过程和特性. 实验验证了利用光孤子机制产生可调谐脉冲的方法. 同时还观察到孤子的形成、分裂、自频移等现象,在可见光到近红外波段都演示了波长可调谐的输出特性,并且与理论分析结果符合较好.

编辑推荐

火灾烟雾颗粒532 nm光散射矩阵实验研究
张启兴, 李耀东, 邓小玖, 张永明
2011, 60 (8): 084216. doi: 10.7498/aps.60.084216
摘要 +
基于自主研制的结合偏振调制和锁相检测技术的光散射实验装置,测量了两种典型火灾烟雾颗粒(棉绳阴燃烟雾和正庚烷池火烟雾)及超声雾化水滴颗粒的532 nm光散射矩阵元素随散射角的分布. 通过水滴颗粒测量结果与数值计算结果的比较验证了实验装置的可靠性. 对比分析了棉绳阴燃烟雾和正庚烷池火烟雾光散射矩阵元素随散射角的分布特征,讨论了该特征在颗粒区分上的应用. 研究了烟雾颗粒微观形貌特征对光散射矩阵的影响,发现可以利用Lorenz-Mie理论描述棉绳阴燃烟雾的光散射,表明其形貌为球形,并利用模拟退火拟合的方法得到了棉
圆柱形红外硫系玻璃淬冷降温模型与实验分析
宋宝安, 戴世勋, 徐铁峰, 聂秋华, 沈祥, 王训四, 林常规
2011, 60 (8): 084217. doi: 10.7498/aps.60.084217
摘要 +
出炉温度和冷却速率是大尺寸硫系玻璃制备过程中的关键参数. 在热传导方程理论基础上,运用最小二乘拟合的方法建立计算圆柱形硫系玻璃冷却过程温度分布的理论模型. 利用该模型对硫系玻璃的出炉温度、出炉后温度分布以及冷却速率进行了仿真分析,并将仿真分析结果与实验数据进行了比较. 研究表明:出炉后玻璃棒的温度处于非稳态非均匀分布,其表面降温最快,且速率随时间呈现指数型下降;玻璃棒温度从中心到边缘近似呈抛物线型分布;当以高于析晶温度50100 ℃,表面热交换系数180 W m-2 K
平均折射率为零的光子晶体中缺陷模频率特性的实验研究
刘丽想, 董丽娟, 刘艳红, 杨春花, 杨成全, 石云龙
2011, 60 (8): 084218. doi: 10.7498/aps.60.084218
摘要 +
利用传输线技术制备了左手材料,将左手材料与正常材料交替排列组合成平均折射率为零的一维光子晶体.该光子晶体在特定频段具有光子带隙,带隙不随晶格尺度和入射角的变化而改变.通过掺杂技术破坏光子晶体的周期性,可在禁带中引入缺陷模,这种结构的光子晶体可用于实现滤波器小型化和超强耦合.研究表明,通过调节缺陷的厚度可以控制缺陷模的频率,这为调节频率提供了一种方法.实验与仿真结果相符.
多功能磁光子晶体太赫兹可调偏振控制器件
范飞, 郭展, 白晋军, 王湘晖, 常胜江
2011, 60 (8): 084219. doi: 10.7498/aps.60.084219
摘要 +
通过对磁场控制下的二维磁光子晶体太赫兹波偏振传输特性的研究,利用铁氧体磁光材料的磁导率随外磁场改变而变化的特点,设计了具有可控起偏、偏振分束和可调谐波片功能的光子晶体太赫兹偏振控制器件.利用平面波展开法和严格耦合波分析分别计算了光子晶体带隙位置和透过率随外磁场强度变化的关系,用时域有限差分法计算了场分布和相位.结果表明,该结构可以实现高偏振消光比的偏振起偏器和分束器,以及在1 THz附近-相位范围的连续可调谐波片.
光子晶体光纤的全光纤纤芯变形研究
孙桂林, 陈子伦, 奚小明, 谌鸿伟, 侯静, 姜宗福
2011, 60 (8): 084220. doi: 10.7498/aps.60.084220
摘要 +
利用有限差分光束传输法分析了全光纤纤芯变形光子晶体光纤中的模场分布以及能量损耗情况.实现了光子晶体光纤的选择性空气孔塌缩,制作了由小纤芯到大纤芯和圆形芯到矩形芯的纤芯变形光子晶体光纤,该光纤在波长1550 nm下以小于0.05 dB的能量损耗实现了光斑的整形.实验结果与模拟结果有很好的一致性.
有限振幅声波间的非线性相互作用对声源远场指向性的影响
吕君, 赵正予, 周晨, 张援农
2011, 60 (8): 084301. doi: 10.7498/aps.60.084301
摘要 +
根据Fenlon理论推导得到了多频声源的辐射声压.基于单频声源谐波指向性的求解方法,得到了二阶近似下的双频声源辐射出的声波相互作用时的远场指向性.分别研究和讨论了在初始辐射声压和频率不同情况下,两列波的相互作用对其中一列波的一阶波和二阶波远场指向性的影响.结果表明,声波间的相互作用对声源远场指向性的影响根据各波之间的相对初始辐射声压和相对频率的不同而有所变化.
声场中水力空化泡的动力学特性
沈壮志, 林书玉
2011, 60 (8): 084302. doi: 10.7498/aps.60.084302
摘要 +
以水为工作介质,考虑了液体黏性、表面张力、可压缩性及湍流作用等情况,对文丘里管反应器中空化泡在声场作用下的动力学行为特性进行了数值研究.分析了超声波频率、声压及喉径比对空化泡运动特性以及空化泡崩溃时所形成泡温以及压力脉冲的影响.结果表明,超声将水力空化泡运动调制成稳态空化,有利于增强空化效果.
热声网络的辛对称特征
杨志春, 吴锋, 郭方中, 张春萍
2011, 60 (8): 084303. doi: 10.7498/aps.60.084303
摘要 +
将辛数学引入热声系统网络模型的处理,通过对热声系统网络传输矩阵的分析,证明系统中等温流体管道内工质运动的传输矩阵为辛矩阵.存在温度梯度的热声回热器中气体工质微团的传输矩阵不是辛矩阵,但是可以通过变量代换将传输矩阵转换为辛矩阵,使整个热声系统网络传输都可用辛矩阵传输来表示.辛对称的形式有助于热声系统网络模型的分析与计算.
Nielsen方程Mei对称性导致的一种新型守恒量
贾利群, 孙现亭, 张美玲, 王肖肖, 解银丽
2011, 60 (8): 084501. doi: 10.7498/aps.60.084501
摘要 +
研究完整系统Nielsen方程Mei对称性导致的一种新型守恒量.在群的无限小变换下,由Nielsen方程Mei对称性的定义和判据,得到完整系统Nielsen方程Mei对称性导致的新型结构方程和新型守恒量.举例说明结果的应用.
考虑驾驶心理的城市双车道交通流元胞自动机模型
华雪东, 王炜, 王昊
2011, 60 (8): 084502. doi: 10.7498/aps.60.084502
摘要 +
采用双车道元胞自动机模型,分析了考虑驾驶心理的城市道路交通流特性.针对驾驶员在城市道路行驶时在换道与减速制动方面的不同心理,分别引入了反映驾驶心理的选择换道概率Ps与安全参数.通过计算机模拟,给出了不同选择换道概率与安全参数条件下的车辆速度、密度与流量间的关系,并分析了不同驾驶心理对于交通系统的影响.研究发现:选择换道概率对交通流的速度影响并不明显,但选择换道概率的增大会导致速度的方差增大而降低行车安全;而安全参数的增大可以获得更快的平均车速和更大的交通
电磁流体表面推进机理与效果分析
刘宗凯, 周本谋, 刘会星, 刘志刚, 黄翼飞
2011, 60 (8): 084701. doi: 10.7498/aps.60.084701
摘要 +
电磁流体表面推进是在推进单元周围的导电流体中(海水、等离子体等)激励出电磁体积力,并利用电磁体积力的反作用力达到推进的目的. 基于电磁场和流体力学的基本控制方程,采用有限体积法对电磁流体表面推进的效果进行了数值模拟研究,分析了在不同姿态(攻角)和不同电磁体积力的作用下,航行器周围流场结构的变化规律和推力的变化特点.研究结果表明:沿航行器表面分布的电磁体积力可以有效地改变流体边界层的结构,并能向流体边界层传输动量与能量,从而使航行器获得所需的推力.流体对航行器的黏性阻力和压差阻力的影响随作用参数的增大而减弱
气体、等离子体和放电物理
强直流场介质表面次级电子倍增效应的数值模拟研究
蔡利兵, 王建国, 朱湘琴
2011, 60 (8): 085101. doi: 10.7498/aps.60.085101
摘要 +
通过粒子模拟方法,实现了强直流场下介质表面击穿过程中次级电子倍增效应的数值模拟.具体研究了强直流场场强、介质表面光滑度和次级电子产生率等对次级电子倍增的影响,以及倾斜直流场和外加磁场对次级电子倍增的抑制.结果表明,选择次级电子产生率较低的介质材料和倾斜强直流场可以有效降低次级电子倍增效应的强度,而外加磁场必须超过一定值时才可以有效降低次级电子倍增强度.
Al等离子体类锂伴线的布居机制分析及实验应用
于新明, 程书博, 易有根, 张继彦, 蒲昱东, 赵阳, 胡峰, 杨家敏, 郑志坚
2011, 60 (8): 085201. doi: 10.7498/aps.60.085201
摘要 +
基于K壳层稳态碰撞辐射模型的程序,详细分析Al等离子体类锂伴线的主要布居机制,分别给出1s2p2 2P1s22p2P,1s2s2p(1S)2P1s22s2S与1s2p2 2D1s22p2
磁场剪切对离子温度梯度模带状流产生的影响
陆赫林, 李跃勋, 杨恺, 陈忠勇
2011, 60 (8): 085202. doi: 10.7498/aps.60.085202
摘要 +
对离子温度梯度模湍流非线性流体方程进行了解耦处理,得到包含磁场剪切效应的带状流与漂移波相互作用的非线性动力学方程.采用调制不稳定性的四波相互作用模型,研究了磁场剪切对带状流产生的影响.研究表明,在k//值较小的范围内,当|k//|增加时,带状流的增长率也呈增加的趋势.
利用成像型速度干涉仪进行聚苯乙烯材料中冲击波调速的实验研究
王峰, 彭晓世, 刘慎业, 蒋小华, 丁永坤
2011, 60 (8): 085203. doi: 10.7498/aps.60.085203
摘要 +
利用一维实验,模拟了惯性约束聚变中烧蚀层中冲击波传输和多次冲击追赶过程.针对聚苯乙烯材料(CH)容易被X射线离化的问题,通过较详细的数值模拟,分析了用Au和Cu做阻挡层对冲击波信号的影响.利用两种不同的辐射源,研究了辐射源两个台阶强度变化对两次冲击信号的影响.经过分析,使用在Al基底上面加厚度为5 μm的Au膜以挡X射线的办法,获得了单次冲击在CH材料中加载和减速的清晰条纹图.利用在Al基底上加厚度为2 μm的Au膜和厚度为3 μm的Cu膜的方法,获得了两次冲击在CH材料中加速、减速和二次加载的条纹图.实
HL-2A第一镜挡板防护效果模拟
郑灵, 赵青, 周艳
2011, 60 (8): 085204. doi: 10.7498/aps.60.085204
摘要 +
如何提高第一镜防护效果是目前托卡马克装置急需解决的问题之一,防护挡板是减轻第一镜表面杂质再沉积的很有效方法.为了研究挡板的防护效果,根据HL-2A装置的具体情况,采用蒙特卡罗方法建立了粒子在第一镜上再沉积的物理模型,模拟了不同情况下粒子在第一镜上的再沉积情况,包括无挡板情况和加锥形挡板情况.和实验结果进行了比较,从而验证了该模型的正确性.这为有效改善第一镜防护效果提供了理论依据.
飞秒激光空气等离子体发射光谱的实验研究
朱竹青, 王晓雷
2011, 60 (8): 085205. doi: 10.7498/aps.60.085205
摘要 +
对强飞秒激光聚焦在空气中所激发的等离子体的发射光谱进行了实验研究.结果表明,光谱特征表现为短波段(截至波长为340 nm)强烈的连续谱和长波段(波长在800 nm附近)强度相对较低的线光谱.在脉冲宽度(50 fs)保持不变而不断调节激光脉冲能量时,等离子体光谱形状的特征基本相似;当激光脉冲能量(1 mJ)保持不变而脉冲宽度从50 fs增加至500 fs和1 ps时,连续谱的峰值(500 nm)显得格外突出,并开始呈现出线光谱特征.
有限尺寸方靶等离子体离子注入动力学的三维粒子模拟研究
王蓬, 田修波, 汪志健, 巩春志, 杨士勤
2011, 60 (8): 085206. doi: 10.7498/aps.60.085206
摘要 +
采用三维粒子模拟模型研究了有限尺寸方靶等离子体浸没离子注入过程中的鞘层动力学行为,得到了鞘层尺寸和方靶表面的注入剂量、注入能量以及注入角度等信息,并与二维无限长方靶注入结果进行了对比.模拟结果表明,与无限长方靶不同,有限尺寸方靶周围鞘层很快扩展为球形,但鞘层厚度明显减小.在模拟的50-1pi时间尺度内靶表面注入剂量很不均匀,中心区域注入剂量最小,四个边角附近位置注入剂量最大.这种剂量不均匀性是由于鞘层扩展为球形,使得鞘层内离子被聚焦并注入到边角附
凝聚物质:结构、力学和热学性质
X射线衍射多相谱中某一物相点阵参数的直接求解方法
徐晓明, 苗伟, 陶琨
2011, 60 (8): 086101. doi: 10.7498/aps.60.086101
摘要 +
介绍了一种新的求解点阵参数的方法不涉及结构的谱峰拟合方法.该方法适用于单一物相或多个物相衍射谱中某一物相点阵参数的直接求解,可以避免外推函数的不同选择而造成的差异,且快速准确.根据此方法编写的应用程序已在实际工作中得到应用.程序中还包括了调整样品表面离轴偏差和零度偏差以提高拟合精确度的功能.
中子衍射分析时效处理对镍基单晶高温合金相结构的影响
孙光爱, 陈波, 吴二冬, 李武会, 张功, 汪小琳, V. Ji, T. Pirling, D. Hughes
2011, 60 (8): 086102. doi: 10.7498/aps.60.086102
摘要 +
采用振荡和固定两种数据采集模式的中子衍射实验结果表明较高的时效温度对消除枝晶最有效,微应变(晶粒区域间的变形不协调性)主要存在于'相.利用中子衍射结合扫描电子显微镜对合金的微观组织形貌进行了细致观察,给出了时效温度和时间对'相的影响状况,超晶格测量发现了'相晶粒之间出现的独特取向差.由不同晶面的中子衍射结果判断时效后合金出现了轻微的四方对称性(a c)畸变,对这种畸变起主要作用的是基体相.实验结果同时证实了不同方向的应变差异,因而为筏化驱动模型的定量
基于全息聚合物分散液晶的有机二维光子晶体激光器的研究
邓舒鹏, 李文萃, 黄文彬, 刘永刚, 彭增辉, 鲁兴海, 宣丽
2011, 60 (8): 086103. doi: 10.7498/aps.60.086103
摘要 +
采用一次性曝光光路制备了基于全息聚合物分散液晶的亚微米周期染料掺杂二维光子晶体,晶格常数为582nm.选取4-(二氰亚甲基)-2-甲基-6-(4-二甲氨基苯乙烯基)-4H-吡喃作为激光染料,利用输出波长为532nm的Nd:YAG倍频脉冲激光器作为抽运光源对染料掺杂二维光子晶体进行抽运,得到了中心波长为627.4nm的窄线宽、低阈值的输出激光,激光线宽为0.4nm,阈值能量约为22.7 J.与目前国外的报道相比,激光线宽和阈值能量都有了很大幅度的降低.将其与基于一维光栅的分布反馈式激光器相比,线宽从1.4
电阻热蒸发镀膜与电子束蒸发镀膜对纳米球刻蚀方法制备二维银纳米阵列结构的影响
罗银燕, 朱贤方
2011, 60 (8): 086104. doi: 10.7498/aps.60.086104
摘要 +
在使用纳米球刻蚀法制备二维银纳米点阵的过程中,使用不同的镀膜方法在同样的模板上得到了不同形貌的银纳米阵列结构.使用电阻热蒸发镀膜方法获得了六角排列的银纳米三角形阵列结构,使用电子束蒸发镀膜方法则获得了六角排列的银纳米环阵列结构.研究表明,沉积纳米粒子的粒径、表面纳米曲率效应和热能是形成不同结构形貌的纳米阵列结构的关键因素.
Zn-Mg合金的长程Finnis-Sinclair势
王召柯, 吴永全, 沈通, 刘益虎, 蒋国昌
2011, 60 (8): 086105. doi: 10.7498/aps.60.086105
摘要 +
通过拟合Mg的晶格能、晶格常数、弹性常数,并将其与前人的结果相比较后获得了描述Mg的最优长程Finnis-Sinclair(F-S)势函数参数,使用同样方法并引入修正因子后得到了Zn的长程F-S势参数.基于单质Zn,Mg的F-S势参数,进一步拟合合金Mg21Zn25,MgZn2,Mg2Zn11的晶格常数、晶格能获得Zn-Mg原子对的F-S势参数,构建了整套描述Zn-Mg合金的长程F-S势参数.在此
强流脉冲电子束作用下金属纯Cu的微观结构状态变形结构
关庆丰, 顾倩倩, 李艳, 邱冬华, 彭冬晋, 王雪涛
2011, 60 (8): 086106. doi: 10.7498/aps.60.086106
摘要 +
为了研究金属的超快变形机理,利用强流脉冲电子束(HCPEB)技术对多晶纯Cu进行了辐照处理,并利用透射电子显微镜对HCPEB诱发的表面微结构进行了表征.实验结果表明,HCPEB轰击多晶纯Cu后,在轰击表层诱发了幅值极大的应力和极高的应变速率.1次HCPEB轰击材料表层的变形结构以交滑移形成的位错胞和位错缠结结构为主;多次轰击后平行的位错墙和孪晶是该区域的主要变形结构特征;原子面的扩散乃至位错攀移可在晶界和孪晶界上形成台阶结构.根据各自区域的变形结构特征,对相应的变形机理进行了探讨.
p型金属氧化物半导体场效应晶体管界面态的积累对单粒子电荷共享收集的影响
陈建军, 陈书明, 梁斌, 刘必慰, 池雅庆, 秦军瑞, 何益百
2011, 60 (8): 086107. doi: 10.7498/aps.60.086107
摘要 +
由于负偏置温度不稳定性和热载流子注入,p型金属氧化物半导体场效应晶体管(pMOSFET)将在工作中不断退化,而其SiO2/Si界面处界面态的积累是导致其退化的主要原因之一. 采用三维器件数值模拟方法,基于130 nm体硅工艺,研究了界面态的积累对相邻pMOSFET之间单粒子电荷共享收集的影响. 研究发现,随着pMOSFET SiO2/Si界面处界面态的积累,相邻pMOSFET漏端的单粒子电荷共享收集量均减少. 还研究了界面态的积累对相邻反相器中单粒子电荷共享收集
KAg4I5-AgI复合体系的电导率研究
高韶华, 王玉霞, 王宏伟, 袁帅
2011, 60 (8): 086601. doi: 10.7498/aps.60.086601
摘要 +
采用固相反应法将市购的AgI和KI按4.1 ∶1的摩尔组分配比,在避光干燥的条件下混合加热,制备出了KAg4I5 (10%AgI )复合体系.用X射线衍射谱、扫描电子显微镜、复阻抗谱、差示扫描量热等分析手段,对复合体系的结构、形貌、离子导电特性及相变温度进行了研究.结果发现,两相均为快离子导体的材料复合后,其复合体系的离子电导率比各自为纯相时都高,并且升降温-电导率曲线为迟滞回线,AgI的升降温相变温度分别滞后5和10 ℃.用界面间相互作用、空间电荷模型及Gou
H2 分子在Li3N(110)表面吸附的第一性原理研究
陈玉红, 杜瑞, 张致龙, 王伟超, 张材荣, 康龙, 罗永春
2011, 60 (8): 086801. doi: 10.7498/aps.60.086801
摘要 +
采用第一性原理方法研究了H2分子在Li3N(110)晶面的表面吸附. 通过研究H2/Li3N(110)体系的吸附位置、吸附能和电子结构发现: H2分子吸附在N桥位要比吸附在其他位置稳定,此时在Li3N(110)面形成两个NH基,其吸附能为1.909 eV,属于强化学吸附;H2与Li3N(110)面的相互作用主要是H 1s轨道与N
Ti-B-C-N纳米复合薄膜结构及力学性能研究
罗庆洪, 陆永浩, 娄艳芝
2011, 60 (8): 086802. doi: 10.7498/aps.60.086802
摘要 +
利用反应磁控溅射方法在单晶硅和高速钢(W18Cr4V)基片上制备出不同C含量Ti-B-C-N纳米复合薄膜. 使用X射线衍射和高分辨透射电子显微镜研究了Ti-B-C-N纳米复合薄膜的组织和微观结构,用纳米压痕仪测试了它们的硬度和弹性模量. 结果表明,利用往真空室通入C2H2气体的方法制备得到的Ti-B-C-N纳米复合薄膜中,在所研究成分范围内只发现TiN基的纳米晶. 当C2H2流量较小时,C元素的加入可以促进Ti-B-C
辉光放电聚合物结构及力学性质研究
何智兵, 阳志林, 闫建成, 宋之敏, 卢铁城
2011, 60 (8): 086803. doi: 10.7498/aps.60.086803
摘要 +
采用低压等离子体聚合技术,通过调整工作气压和反式二丁烯(T2B)与H2流量比制备了辉光放电聚合物(GDP)涂层. 利用傅里叶变换红外吸收光谱和元素分析法讨论了工作气压和T2B与H2流量比对GDP涂层内部H原子含量及结构的影响,并且通过纳米压痕技术对GDP涂层的硬度及杨氏模量进行了表征.研究结果表明:降低工作气压和T2B与H2流量比,GDP涂层内sp3 C
凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
单轴〈111〉应力硅价带结构计算
马建立, 张鹤鸣, 宋建军, 王晓艳, 王冠宇, 徐小波
2011, 60 (8): 087101. doi: 10.7498/aps.60.087101
摘要 +
基于kp微扰法计算了单轴〈111〉应力作用下硅的价带结构, 并与未受应力时体硅的价带结构进行了比较. 给出了单轴〈111〉应力作用下硅价带顶处能级的移动、分裂以及空穴有效质量的变化情况. 计算所得未受应力作用时硅价带顶处重空穴带、轻空穴带有效质量与相关文献报道体硅有效质量结果一致. 拓展了单轴应力硅器件导电沟道应力与晶向的选择范围,给出的硅价带顶处重空穴带、轻空穴带能级间的分裂值和有效质量随应力的变化关系可为单轴〈111〉应力硅其他物理参数的计算提供参考.
卷曲方式对Rh原子在单壁碳纳米管内外吸附的影响
刘莎, 吴锋民, 滕波涛, 杨培芳
2011, 60 (8): 087102. doi: 10.7498/aps.60.087102
摘要 +
碳纳米管曲率与卷曲方式是同时存在并影响金属原子在碳纳米管内外吸附行为的重要因素, 单独研究卷曲方式对金属吸附行为的影响较困难. 选取曲率相近、卷曲方式不同的扶手椅型(6, 6)、锯齿型(10, 0)与手性(8, 4)单壁碳纳米管(SWCNT), 利用密度泛函理论研究了Rh原子在SWCNT内外的吸附行为. 构型优化表明:由于SWCNT卷曲方式不同, 导致Rh原子在(6, 6),(10, 0)与(8, 4)SWCNT内外吸附的稳定构型不同; 不同卷曲方式亦使SWCNT与Rh原子相互作用的C原子不同, 导致Rh
Mn,N共掺杂对锐钛矿相TiO2微观结构和性能的影响
张学军, 柳清菊, 邓曙光, 陈娟, 高攀
2011, 60 (8): 087103. doi: 10.7498/aps.60.087103
摘要 +
采用第一性原理平面波超软赝势方法,系统研究了Mn,N共掺杂对锐钛矿相TiO2的晶体结构、缺陷形成能、电子结构、光学性质以及氧化还原能力的影响.研究表明:Mn,N共掺杂锐钛矿相TiO2后,TiO2晶格发生了畸变,导致晶体八面体偶极矩增加,有利于光生电子-空穴对的有效分离;在TiO2带隙中出现了杂质能级,使锐钛矿相TiO2的光学吸收带边红移,可见光区的吸收系数明显增大,有利于光催化效率的提高;在不考虑
LiNH2 的晶格动力学、介电性质和热力学性质第一性原理研究
李雪梅, 韩会磊, 何光普
2011, 60 (8): 087104. doi: 10.7498/aps.60.087104
摘要 +
采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,在局域密度近似下采用线性响应的密度泛函微扰理论计算了LiNH2的晶格动力学、介电性质和热力学性质,得到了布里渊区高对称方向上的声子色散曲线和相应的声子态密度,分析了 LiNH2的红外和拉曼活性声子频率,同时给出它的介电张量和玻恩有效电荷张量. 研究表明,LiNH2存在小的各向异性,计算所得结果与实验值和其他理论值符合较好.最后,利用得到的声子态密度进一步预测了LiNH2的热力学性质
第一性原理研究Mg2 Si同质异相体的结构、电子结构和弹性性质
余本海, 刘墨林, 陈东
2011, 60 (8): 087105. doi: 10.7498/aps.60.087105
摘要 +
在第一性原理框架下,采用赝势平面波方法研究了三种Mg2Si同质异相体的晶胞结构、电子结构和弹性性质随压强的变化关系.研究发现,反萤石结构Mg2Si、反氯铅矿结构Mg2Si和Ni2In型Mg2Si分别在压强为07 GPa,7.520.2 GPa和21.940 GPa范围内能够保持结构稳定.计算获得了不同压强下Mg2Si的弹性常数、体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比和各向异
基于自洽输运理论的介观体系动态电导的研究
全军, T. C. Au Yeung, 邵乐喜
2011, 60 (8): 087201. doi: 10.7498/aps.60.087201
摘要 +
基于介观体系电子动态输运的自洽理论,讨论了介观结构的动态电导.作为该理论的应用,采用一介观相干平行板电容器模型来进行研究. 结果表明:体系的动态电导与外场频率和体系费米能有关,为一复数且有有限虚部. 当外场频率较小时,动态电导随费米能的变化所呈现的特性和直流情形非常相似,但是随着外场频率的增加,两者差异就变得非常明显,体系动态电导随外场频率的变化呈现一些峰值结构. 在给定体系费米能时,动态电导随着外场频率的变化而产生振荡,并且出现了负的电导虚部,电导虚部的正负表明了体系的电容特性和电感特性.

编辑推荐

均匀掺杂GaAs材料光电子的输运性能研究
任玲, 常本康, 侯瑞丽, 王勇
2011, 60 (8): 087202. doi: 10.7498/aps.60.087202
摘要 +
通过建立原子结构的理论模型和电离杂质散射理论公式,研究了光电子在透射式均匀掺杂GaAs光电阴极体内的输运过程,分析了光电阴极的掺杂浓度、发射层厚度、电子扩散长度等相关因素对阴极出射面的弥散圆斑以及到达阴极出射面的光电子数与激发光电子总数之比的影响.计算结果表明,当透射式均匀掺杂GaAs光电阴极发射层厚度为2 m、电子扩散长度为3.6 m、掺杂浓度为11019 cm-3时,其极限线分辨率为769 mm-1.此GaAs材料光电子的输运性能
双掺杂锰酸钙基热电陶瓷的制备及电学性能研究
王洪超, 王春雷, 苏文斌, 刘剑, 孙毅, 彭华, 张家良, 赵明磊, 李吉超, 尹娜, 梅良模
2011, 60 (8): 087203. doi: 10.7498/aps.60.087203
摘要 +
利用传统固相反应法成功制备出Nb掺杂量x不同的Ca0.9Yb0.1Mn1-xNbxO3热电陶瓷. X射线衍射分析和扫描电子显微镜分析表明: 样品均形成了单一的钙钛矿正交结构,空间群为Pnma. 晶格常数a和晶胞体积随着Nb掺杂量x的增加而增大,陶瓷样品具有很好的结晶度和很高的致密性, 相对密度达到97%左右. 在3
Nb掺杂对还原性烧结的TiO2-陶瓷的晶体结构及热电性能的影响
刘剑, 王春雷, 苏文斌, 王洪超, 张家良, 梅良模
2011, 60 (8): 087204. doi: 10.7498/aps.60.087204
摘要 +
利用传统的固相反应法在还原性气氛1200 ℃下分别制备出不同Nb掺杂量的Ti1-xNbxO2-陶瓷样品.样品的粉末X射线衍射(XRD)结果显示:Nb掺杂量x较低时样品为多相混合,当Nb掺杂量x0.02时样品为单一的四方相金红石型结构.在室温到900 K的测试温区,测试了单相样品(x=0.02,0.03,0.04)的电导率、Seebeck系数和热导率.测试
Ca位置换Fe的氧化物Ca1-xFexMnO3(x=00.12)的制备及电输运性能
张飞鹏, 张忻, 路清梅, 刘燕琴, 张久兴
2011, 60 (8): 087205. doi: 10.7498/aps.60.087205
摘要 +
采用柠檬酸溶胶凝胶结合陶瓷烧结工艺制备了Ca位置换Fe的Ca1-xFexMnO3(x=00.12)氧化物粉末及块体试样,通过X射线衍射及电参数测试分析了所得试样.实验结果表明:在实验范围内,所有试样呈单一物相,Ca位置换Fe之后随置换量的增加,CaMnO3的晶胞逐渐变小,晶粒长大受到抑制.测试温度范围内所有试样均呈半导体输运特性,电输运机制未发生变化;当x在0
AlGaInP大功率发光二极管发光效率与结温的关系
陈依新, 沈光地, 高志远, 郭伟玲, 张光沉, 韩军, 朱彦旭
2011, 60 (8): 087206. doi: 10.7498/aps.60.087206
摘要 +
目前,AlGaInP大功率发光二极管(LED)存在的主要问题是大电流工作时发热严重,主要是由于电流扩展不均匀、出光面电极对光子的阻挡和吸收以及器件材料与空气折射率之间的差距引起的全反射现象,这些因素造成大功率LED出光受到限制、发光效率低、亮度不高.提出了一种复合电流扩展层和复合分布式布拉格反射层(DBR)的新型结构LED,使得注入电流在有源区充分地扩散,同时提高了常规单DBR对光子的反射率.结果显示,这种新型结构LED比常规结构LED的性能得到了很大的提升,350 mA注入电流下两者的输出光功率分别为4
以表面等离子体为媒介的ZnO薄膜发光增强特性研究
邱东江, 范文志, 翁圣, 吴惠桢, 王俊
2011, 60 (8): 087301. doi: 10.7498/aps.60.087301
摘要 +
采用两步法制备Si基Ag/ZnO双层结构薄膜,研究了Ag覆盖层的厚度和生长温度T对ZnO近带边发光强度的影响.对于厚度为100 nm的ZnO薄膜,发现Ag覆盖层的最佳厚度仅为8 nm,此时双层薄膜相对于单层ZnO薄膜的发光增强因子达到最大值8.1;同时还发现,在最佳Ag层厚度下,生长温度T300 ℃时生长Ag所获Ag/ZnO双层薄膜的ZnO发光强度比生长温度T200 ℃时生长的双层薄膜样品大一倍以上, 18.结合对双层薄膜表

编辑推荐

钯金属吸附对半导体性碳纳米管电输运的影响
赵华波, 王亮, 张朝晖
2011, 60 (8): 087302. doi: 10.7498/aps.60.087302
摘要 +
利用物理蒸发技术,在半导体性的碳纳米管上沉积钯金属,利用导电原子力显微镜检测钯吸附对碳纳米管电输运的影响.结果表明:沉积的钯在碳纳米管上形成纳米颗粒,随着钯颗粒密度的增加,半导体性碳纳米管逐渐向金属性转变.利用第一性原理计算了吸附有钯原子的半导体性单壁碳纳米管的能带结构.研究发现,钯的覆盖率越高,其禁带宽度越窄,直至为零,定性说明了实验结果的合理性.
MgB2 超薄膜的制备和性质研究
孙玄, 黄煦, 王亚洲, 冯庆荣
2011, 60 (8): 087401. doi: 10.7498/aps.60.087401
摘要 +
利用混合物理化学气相沉积法在6H-SiC(001)衬底上制备干净的MgB2超导超薄膜.在本底气体压强、载气氢气流量等条件一定的情况下,改变B2H6流量及沉积时间,制备得到不同厚度的系列MgB2超薄膜样品,并研究了超导转变温度Tc、剩余电阻率(42K)、上临界磁场Hc2等与膜厚的关系.该系列超薄膜沿c轴外延生长,随膜厚度的变小,Tc(0)降低,(42K)升高.膜在衬底上的生长遵循Volmer-Weber岛状生长模式.对于厚度为7.5 nm的MgB2超薄膜,Tc(0) =32.8 K,(42K) =118 cm,是迄今为止所观测到的厚度为7.5 nm的MgB2超薄膜最高的Tc值;对于厚度为10 nm的MgB2膜,Tc(0)=35.5 K,(42K)=17.7 cm,上临界磁场0Hc2估算为12 T左右,零磁场、4 K时的临界电流密度Jc=1.0107 A/cm2,是迄今为止10 nm厚MgB2超薄膜的最高Jc值,且其表面连接性良好,均方根粗糙度为0.731 nm.这预示MgB2超薄膜在超导纳米器件上具有广阔的应用前景.
La2/3Sr1/3MnO3/BaTiO3复合薄膜的制备及其电致磁电效应研究
李廷先, 张铭, 王光明, 郭宏瑞, 李扩社, 严辉
2011, 60 (8): 087501. doi: 10.7498/aps.60.087501
摘要 +
使用脉冲激光沉积技术,在LaAlO3(001)单晶基片上制备了La2/3Sr1/3MnO3(LSMO)/BaTiO3(BTO)双层薄膜.X射线衍射分析显示,LSMO层和BTO层呈现纯(001)取向.原子力显微镜研究表明,薄膜表面晶粒大小均匀,排列致密,表面均方根粗糙度为1.4 nm.复合薄膜的磁学、电学性能研究表明,其具有良好的磁学和介电性能.电输运测试显示,与在BTO层上施加正方向
ZnS:Cr2+中局域晶格结构和自旋单态对零场分裂参量的贡献
卢成, 王丽, 卢志文, 宋海珍, 李根全
2011, 60 (8): 087601. doi: 10.7498/aps.60.087601
摘要 +
在统一配体场耦合图像的基础上,构造了d4电子组态过渡金属离子在强场图像下包括所有自旋状态的210210维完全能量矩阵.通过对角化完全能量矩阵,研究了Cr2+掺杂ZnS的局域晶格结构和Jahn-Teller能.理论计算结果与实验值符合非常好.同时,还研究了Cr2+掺杂ZnS后体系自旋单态对零场分裂参量的贡献.结果表明:自旋单态对二阶零场分裂参量D的贡献可以忽略,但是对于四阶零场分裂参量a和F的贡献却
基于磁谐振器加载的宽频带超材料吸波体的设计
顾超, 屈绍波, 裴志斌, 徐卓, 柏鹏, 彭卫东, 林宝勤
2011, 60 (8): 087801. doi: 10.7498/aps.60.087801
摘要 +
基于加载集总元件的磁谐振器设计了一种宽频带、极化不敏感和宽入射角的超材料吸波体.该吸波体的结构单元由加载集总元件的磁谐振器、介质基板和金属背板组成.仿真得到的加载集总元件和不加载集总元件情况下一维阵列结构吸波体的吸收率表明,相对于不加载集总元件的情况,加载集总元件的一维阵列结构吸波体能够实现宽频带吸波.仿真得到的集总电阻和集总电容取不同值时一维阵列结构吸波体的吸收率表明,集总电阻和集总电容都存在一个最佳值,此时吸波体的吸收率最高、吸收带宽最宽.仿真得到的基板有耗和无耗情况下一维阵列结构吸波体的吸收率表明,
基于电阻膜的宽频带超材料吸波体的设计
顾超, 屈绍波, 裴志斌, 徐卓, 林宝勤, 周航, 柏鹏, 顾巍, 彭卫东, 马华
2011, 60 (8): 087802. doi: 10.7498/aps.60.087802
摘要 +
基于电阻膜设计了一种宽频带、极化不敏感和宽入射角的超材料吸波体.该吸波体的结构单元由六边形环状电阻膜结构、介质基板和金属背板组成.仿真得到的反射率和吸收率表明,该吸波体在7.027.5 GHz之间对入射电磁波具有宽频带的强吸收,证实了电路谐振相对于电磁谐振易于实现宽带吸波.仿真得到的不同极化角和不同入射角下超材料吸波体的吸收率表明,该吸波体具有极化不敏感和宽入射角特性.仿真得到的基板和电阻膜对超材料吸波体吸收率的影响表明,电阻膜结构和金属背板之间形成的电容以及电阻膜结构的电阻都存在一个最佳值,此时电路谐
飞秒光诱导铽镓石榴石晶体中的磁化响应研究
金钻明, 郭飞云, 马红, 王立华, 马国宏, 陈建中
2011, 60 (8): 087803. doi: 10.7498/aps.60.087803
摘要 +
运用时间分辨抽运-探测光谱技术,研究了磁光晶体铽镓石榴石(TGG)在不同椭圆偏振态的飞秒激光脉冲诱导下的极化和磁化响应.研究表明,当仅存在逆法拉第效应时,探测光旋转角信号和椭圆率信号的变化方向与圆偏振抽运光的旋向相关.这是由于圆偏振光在TGG晶体中产生的瞬态有效磁场的方向依赖于圆偏振光的旋向所致.光诱导磁化过程与材料的性质有关,TGG晶体的顺磁特性决定了其自旋弛豫时间为几十飞秒.由于探测光旋转角信号和椭圆率信号的半高全宽均为500 fs左右,加之信号强度随着抽运光脉冲能量密度的增加呈线性增长,表明TGG晶
发光二极管用SrWO4:Eu3+红光荧光粉激发谱强度的调控
任艳东, 吕树臣
2011, 60 (8): 087804. doi: 10.7498/aps.60.087804
摘要 +
采用化学共沉淀法制备了Eu3+掺杂摩尔分数不同、煅烧温度不同的SrWO4:Eu3+系列发光粉体, 所制备的粉体均具有Eu3+特征的强室温红光荧光发射. 通过调节煅烧温度和掺杂摩尔分数来调控近紫外和蓝光吸收强度, 进而调控用395 nm的近紫外光和465 nm的蓝光激发样品所得红光发光强度. 研究结果表明, 所制备的SrWO4:Eu3+红光荧光粉可以被紫外和蓝光发光二极管有效激
旋涂方式对有机发光显示屏发光均匀性及性能的影响
刘南柳, 艾娜, 胡典钢, 余树福, 彭俊彪, 曹镛, 王坚
2011, 60 (8): 087805. doi: 10.7498/aps.60.087805
摘要 +
采用旋转涂布法制备空穴传输层聚二氧乙基噻吩/聚对苯乙烯磺酸过程中,设置高低转速相结合的方式,调转基片方向实施二次旋涂干燥成膜,有效改善了材料因基片开口设计而引起的单双行薄膜厚度不均匀现象. 由于增加了功能层薄膜的均匀性,从而改善了显示屏的整体发光均匀性与发光效率. 改进工艺后制备的绿光显示屏电流效率提高了近40%,并得到了电流效率达1.25 cd/A的96×64的3.81 cm全彩高分子发光点阵显示屏,发光亮度提高了近25%.
偏振方向及结构间耦合作用对空心方形银纳米结构表面等离子体共振的影响
李山, 钟明亮, 张礼杰, 熊祖洪, 张中月
2011, 60 (8): 087806. doi: 10.7498/aps.60.087806
摘要 +
空心方形纳米结构能够激发更大面积的增强电场,故其可以作为衬底用于表面增强拉曼散射.应用离散偶极子近似算法研究了空心方形银纳米结构的消光光谱及其近场电场分布与入射光偏振方向之间的关系.研究表明,空心方形银纳米结构的表面等离子体共振峰不随入射光偏振方向的改变而移动,但是其表面增强电场分布却强烈地依赖于入射光的偏振方向.另外,还讨论了空心方形银纳米结构间的耦合作用对其表面等离子体共振模式的影响.结果发现,可以通过调节结构间的距离来改变结构间的耦合作用,同时改变了表面等离子体共振峰的位置.这些结果将为理解闭合纳米
AlN/InN和AlN/GaN超晶格能带结构研究
芦伟, 徐明, 魏屹, 何林
2011, 60 (8): 087807. doi: 10.7498/aps.60.087807
摘要 +
利用Krnig-Penney 模型和形变势理论,从理论上探讨了纤锌矿型AlN/InN和AlN/GaN超晶格系统的能带结构及不同应变模式对能带结构的影响,计算得到了能带结构随各亚层参量变化的一般性规律、超晶格的能量色散关系、应变造成的影响以及不同亚层厚度的系统禁带宽度和导带第一子禁带宽度.研究发现,通过改变亚层厚度可以从不同形式设计能带结构,应变会改变系统禁带宽度,使带阶和子能带明显窄化,价带结构趋于复杂甚至生成准能带结构.与实验结果对比后发现,该模型适于模拟窄势阱结构超晶格,而对于宽势阱则必须
前沿领域综述
白光有机发光器件的研究进展
王旭鹏, 密保秀, 高志强, 郭晴, 黄维
2011, 60 (8): 087808. doi: 10.7498/aps.60.087808
摘要 +
白光有机发光器件(OLED)能够产生高效饱和的白光,且具有驱动电压低、材料柔性好、可实现大面积显示等特点,在信息显示与固态照明等领域有巨大的应用潜力.目前白光OLED主要分为单发光层、多发光层、下转换、叠层等结构,不同的结构具有各自的优势,都受到了很大关注.首先介绍了白光OLED的性能指标.接着,结合所开展的研究工作综述了白光OLED在结构和性能方面的研究进展,总结了实现高效白光OLED的各种方法,重点探讨了提高白光OLED性能的途径及所面临的挑战. 最后,展望了白光OLED的发展趋势.
GaN 光电阴极的研究及其发展
李飙, 常本康, 徐源, 杜晓晴, 杜玉杰, 王晓晖, 张俊举
2011, 60 (8): 088503. doi: 10.7498/aps.60.088503
摘要 +
GaN 光电阴极的理论研究主要集中在量子产额、电子能量分布和表面模型三个方面.国内对 GaN 光电阴极的研究尚处于起步阶段,存在基础理论不太明确、关键制备工艺欠成熟的问题.重点探讨了 GaN 光电阴极在发射机理、材料生长、表面净化、激活工艺的优化、变掺杂结构设计和稳定性等方面的研究动向、存在的相关问题及应采取的措施.根据实验结果提出了制备GaN光电阴极的可行性工艺流程.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
纳米TiO2叶片状阵列电极的制备及其在染料敏化太阳电池中电子的输运性能
哈日巴拉, 师兰, 姜磊, 郭金毓, 原光瑜, 王李波, 刘宗瑞
2011, 60 (8): 088101. doi: 10.7498/aps.60.088101
摘要 +
在低温条件下采用定向刻蚀技术, 对金属Ti片表面用H2O2溶液进行刻蚀氧化, 制备了垂直生长的纳米TiO2叶片状阵列薄膜电极. 通过X射线衍射分析表明, 纳米TiO2叶片状阵列薄膜经500 ℃下烧结1 h后, 从无定型转变为锐钛矿相. 场发射扫描电子显微镜观察表明: 在80 ℃下的H2O2溶液刻蚀氧化, 经1 d制备得到的是Ti片表面垂直生长的叶片状阵列, 其形貌均匀且完整地
溅射沉积自诱导混晶界面与Ge量子点的生长研究
熊飞, 潘红星, 张辉, 杨宇
2011, 60 (8): 088102. doi: 10.7498/aps.60.088102
摘要 +
在不同的沉积温度下采用离子束溅射技术,在Si基底上生长得到分布密度高、尺寸单模分布的圆顶形Ge量子点.研究发现:随沉积温度的升高Ge量子点的分布密度增大,尺寸减小,当沉积温度升高到750 ℃时,溅射沉积15个单原子层厚的Ge原子层,生长得到高度和底宽分别为14.5和52.7 nm的Ge量子点,其分布密度高达1.681010 cm-2;Ge量子点的形貌、尺寸和分布密度随沉积温度的演变规律与热平衡状态下气相凝聚的量子点不同,具有稳定形状特征和尺寸分布的Ge量子点是
金属Pd薄膜的超临界流体沉积制备及其结构表征
王燕磊, 张占文, 李波, 江波
2011, 60 (8): 088103. doi: 10.7498/aps.60.088103
摘要 +
用超临界流体化学沉积法以有机金属化合物为前驱物制备金属单质薄膜.超临界CO2为溶剂,六氟乙酰丙酮钯(Pd(Ⅱ)(hfac)2)为前驱物,在温度为100 ℃、压力为1218 MPa、反应时间为1020 h的条件下,经过H2气催化还原在单晶Si片上制备金属Pd薄膜,薄膜均匀且连续,厚度为0.31.5 m.经X射线光电子能谱和X射线衍射谱分析可知,沉积的薄膜为金属Pd单质晶体结构.扫描电子显微镜研究结果表明,沉积压力对薄膜的晶粒尺寸有很大
多晶凝固及后续调幅分解过程的晶体相场法模拟
张琪, 王锦程, 张亚丛, 杨根仓
2011, 60 (8): 088104. doi: 10.7498/aps.60.088104
摘要 +
采用晶体相场模型,模拟了二元合金多晶凝固及后续调幅分解全过程.结果表明,晶体相场模型可完整再现包括形核、生长、粗化、晶界形成等多晶生长过程以及圆满完成从凝固到调幅分解的多相变过程.
大功率光纤激光焊焊缝跟踪偏差红外检测方法
高向东, 莫玲, 仲训杲, 游德勇, Katayama Seiji
2011, 60 (8): 088105. doi: 10.7498/aps.60.088105
摘要 +
精确控制激光束使其始终对准并跟踪焊缝是保证激光焊接质量的前提.针对大功率(激光功率10 kW)光纤激光焊接304型不锈钢紧密对接焊缝(间隙为00.1 mm),研究一种基于红外热像的焊缝跟踪偏差检测新方法. 采用红外传感高速摄像机摄取焊接区域熔池红外动态热像,分析激光束对准和偏离焊缝中心时的熔池温度分布和红外辐射特性,以熔池匙孔形变参数和热堆积效应参数作为激光束与焊缝中心偏差检测特征值,通过图像识别技术研究和分析特征值与焊缝偏差之间的关系. 激光焊接试验结果表明,熔池匙孔形变参数和热堆积效应参数与焊缝偏差
退火对IrMn基磁隧道结多层膜热稳定性的影响
闫静, 祁先进, 王寅岗
2011, 60 (8): 088106. doi: 10.7498/aps.60.088106
摘要 +
采用磁控溅射方法制备了结构为IrMn/CoFe/AlOx/CoFe的磁性隧道结多层膜,样品置于真空磁场中进行退火处理. 将在不同温度退火的磁隧道结结构多层膜置于负饱和场中等待,研究退火温度对样品热稳定性的影响. 结果表明:退火提高了多层膜反铁磁层的单轴各向异性能,增加了样品的交换偏置;随着负饱和场等待时间的延长,被钉扎层的磁滞回线向正场偏移,交换偏置单调减小,但退火减弱了这种趋势.
Ni原子倾斜轰击Pt(111)表面低能溅射现象的分子动力学模拟
颜超, 段军红, 何兴道
2011, 60 (8): 088301. doi: 10.7498/aps.60.088301
摘要 +
采用嵌入原子方法的原子间相互作用势,通过分子动力学模拟详细研究了以不同角度入射的低能Ni原子与Pt (111)基体表面相互作用过程中的低能溅射行为.结果表明:随着入射角度从0增加到80,溅射产额Ys和入射原子钉扎系数S的变化均可以根据入射角近似地分为以下三个区域:当 20时,Ys和S几乎保持不变,其值与垂直入射时接近,溅射原子的发射角分布和能量分布也与垂直入射时的情
利用金属贴片电磁带隙结构在金属波导中创建准横电磁波
任丽红, 罗积润, 张弛
2011, 60 (8): 088401. doi: 10.7498/aps.60.088401
摘要 +
为解决准横电磁(TEM)模波导工作带宽较窄的问题,提出采用金属贴片电磁带隙(EBG)结构在金属波导中创建准TEM波.通过理论分析和数值计算,研究金属贴片EBG结构创建准TEM波导对展宽带宽、改善传输特性和增强准TEM波电场分布均匀性的作用.模拟结果表明,在频率14 GHz附近,金属贴片EBG将TE10模成功转换成准TEM模,转换带宽达到1.7 GHz,且在波导横截面83.9%的面积上电场分布均匀性达到84.7%.
X波段百兆瓦级高功率微波合成器设计及实验研究
方进勇, 黄惠军, 张治强, 张晓微, 张黎军, 张庆元, 郝文析, 黄文华, 江伟华
2011, 60 (8): 088402. doi: 10.7498/aps.60.088402
摘要 +
介绍了一种极化正交全耦合型高功率微波(HPM)合成器,其主要用途是实现两路HPM分时共用一个天线辐射.合成器主要由输入段、耦合段及输出段三部分组成,利用该合成器能够实现一个吉瓦级HPM脉冲序列和一个百兆瓦级HPM脉冲序列由一个公共端口共同输出.合成器输入段有与主通道及副通道相连的两个输入端口,合成器的主通道与公共输出口直接相连,副通道利用连续长缝结构将能量耦合进入主通道经公共输出口输出.利用数值模拟方法对合成器进行了优化设计,合成器主通道的能量传输效率可达99%以上,副通道的能量耦合效率可达96%以上.建
抗辐射双极n-p-n晶体管的研究
翟亚红, 李平, 张国俊, 罗玉香, 范雪, 胡滨, 李俊宏, 张健, 束平
2011, 60 (8): 088501. doi: 10.7498/aps.60.088501
摘要 +
根据发射极周长与面积比(P/A)最小的原则,优化设计了双极n-p-n晶体管的尺寸参数,采用20 V双极型工艺设计制造了三种抗辐射加固的n-p-n晶体管.测试表明,在总剂量为1 kGy的辐照条件下,所制备的发射结加固型n-p-n晶体管和含有重掺杂基区环的n-p-n晶体管,辐照后的电流增益比常规结构的n-p-n晶体管高10%15%;而两种加固措施都有的n-p-n晶体管,辐照后的电流增益比常规结构的n-p-n晶体管高15%20%.
掺杂离子型配合物的高效聚合物白光发光二极管
赵宝锋, 唐怀军, 余磊, 王保争, 文尚胜
2011, 60 (8): 088502. doi: 10.7498/aps.60.088502
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研究了掺杂离子型铱配合物的单发光层聚合物白光器件.根据二元互补色获得白光的原理,所采用离子型橙光材料为六氟磷酸合[二(2-(萘基-1-基)吡啶)(1-乙基-2-(9-(2-乙基己基)-9H-咔唑-3-基)-1H-咪唑并[4,5-f][1,10]菲啰啉)铱(Ⅲ)]([(npy)2Ir(c-phen)]PF6),天蓝光材料为二(2-(4,6-二氟苯基)吡啶-N,C(2))吡啶甲酰合铱(Firpic).器件结构为氧化铟锡/苯磺酸掺杂聚乙烯基二氧噻吩(40 nm)/发光
双层生物膜的动力学性质
彭勇刚, 郑雨军
2011, 60 (8): 088701. doi: 10.7498/aps.60.088701
摘要 +
采用傅里叶空间中的布朗运动方程研究了具有双层结构的生物膜的动力学性质,给出了生物膜在空间热库作用下随机运动的三维图像.研究表明,双层生物膜之间的相对滑动是一个非常重要的动力学过程,对高度-高度相关函数有非常显著的影响.
多晶硅中的氧碳行为及其对太阳电池转换效率的影响
方昕, 沈文忠
2011, 60 (8): 088801. doi: 10.7498/aps.60.088801
摘要 +
认识及控制多晶硅中杂质行为对于实现低成本、高效率多晶硅太阳电池有着重要的意义.利用红外光谱技术研究了定向凝固多晶硅锭中不同部位材料热处理前后的氧浓度、碳浓度变化,结合少子寿命、光电转换效率、内量子效率等电池性能,探索不同含量的氧、碳杂质对电池性能影响的物理机制.提出一种考虑碳影响的氧沉淀生长模型,并模拟了热处理后氧沉淀的尺寸分布和数量.研究发现,碳除了使利用硅锭顶部材料制备得到的电池转换效率降低外,还是决定氧沉淀作用的重要因素.由于碳含量多造成中部材料氧沉淀的尺寸大、数量多,引起缺陷,增加复合,而碳在底部
非晶硅光伏电池表面高效光陷阱结构设计
周骏, 孙永堂, 孙铁囤, 刘晓, 宋伟杰
2011, 60 (8): 088802. doi: 10.7498/aps.60.088802
摘要 +
提出一种应用于非晶硅光伏电池表面的光陷阱结构,该结构主要由衍射光栅、低折射率MgF2膜层、高折射率ZnS膜层及金属Ag反射镜组成.在标准测试条件(AM1.5,100 mW/cm2和25 ℃)下,运用严格耦合波理论,通过计算4001000 nm波段内的1 m厚非晶硅光伏电池的吸收光子数加权平均AM1.5,优化光陷阱结构的设计参数.结果表明:对于电池前表面减反射结构,在衍射光栅周期为800 nm、高度为160
多环类苝四甲酸二酐插入层对ZnO纳米棒和聚合物复合太阳电池性能的影响
闫悦, 赵谡玲, 徐征, 龚伟, 王大伟
2011, 60 (8): 088803. doi: 10.7498/aps.60.088803
摘要 +
以ZnO纳米棒和聚[2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑](MEH-PPV)的复合体系作为光敏层制备了太阳电池.为了增大电池的光吸收,在ZnO纳米棒与MEH-PPV之间插入了有机n型小分子多环类苝四甲酸二酐(PTCDA),制备了不同厚度的PTCDA、结构为ITO/ZnO纳米棒/PTCDA/MEH-PPV/Au的太阳电池.实验发现,插入PTCDA后,电池在可见光区的吸收增强,光生激子数量增大,光电流密度增大.当蒸镀的PTCDA厚度为40 nm时,薄膜的粗糙度适中,表面形貌较为平滑,器件性
地球物理学、天文学和天体物理学
基于偏态分布的百分位估计公式的建立
周云, 侯威, 钱忠华, 何文平
2011, 60 (8): 089201. doi: 10.7498/aps.60.089201
摘要 +
顺序统计量将累积概率与数据排序后的位置建立相关联系,可用于估计数据分布的累积概率.鉴于不同气候要素概率分布存在着不同程度的偏态特征,基于偏态分布条件下的累积概率函数,通过理论推导和数值模拟建立了与偏态指数相关的位置参数的回归模型,从而给出了基于数据偏态特征的经验百分位估计公式.利用1980年2009年全球夏季逐日平均温度资料,进一步对比分析了偏态百分位估计方法与Jenkinson方法下得到的第90个百分位值所对应的温度排序后位置的差异.
时间滞后对全球温度场关联性的影响
王启光, 熊开国, 龚志强, 支蓉
2011, 60 (8): 089202. doi: 10.7498/aps.60.089202
摘要 +
基于美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心以及欧洲中期天气预报中心发布的再分析资料,构建了考虑时间滞后情况下的全球温度场关联矩阵,分析了时间滞后对全球温度场关联性时空特征的影响.结果表明:随着滞后时间的增加,全球温度场的关联性总体呈逐渐减弱的趋势,但对应不同的滞后时间其规律也不同,在滞后1—30 d的情况下,可根据全球平均关联系数Cglb的下降
深空背景下空间目标紫外特性建模方法研究
袁艳, 孙成明, 黄锋振, 赵慧洁, 王潜
2011, 60 (8): 089501. doi: 10.7498/aps.60.089501
摘要 +
紫外探测具有灵敏度高、虚警率低等特点,空间目标紫外特性分析对空间目标探测具有重要意义.针对空间目标紫外特性提出了一种精确建模方法.根据空间目标的背景辐射环境及表面材料属性,引入区域分解与网格划分的思想,利用双向反射分布函数建立了空间目标紫外特性的数学模型.通过矢量坐标变换,确定了背景辐射源、探测器与目标的相对位置关系.以资源一号卫星和风云三号卫星为例,进行了目标紫外特性的仿真分析,计算获得了目标在探测器入瞳处的紫外辐照度随时间的变化关系.仿真结果验证了建模方法的正确性.
类星体PKS 1510-089的X射线流量变化周期特性
李孝攀, 张皓晶, 张雄
2011, 60 (8): 089801. doi: 10.7498/aps.60.089801
摘要 +
使用罗西X射线时变探测器的数据,得到了类星体PKS 1510-089从1996年1月到2009年12月在X射线的1.512 keV能段上的光变曲线.运用离散相关函数方法、小波分析方法和功率谱方法分析和认证类星体PKS 1510-089的光变周期值,结果表明类星体PKS 1510-089 在X射线的1.512 keV能段具有(0.940.08)a的平均光变周期.采用不同模型对观测到的周期性光变进行分析后的结果表明,超大质量双黑洞模型是目前解释类星体PKS 1510-089周期性光变较为理想的模型,应用