Vol. 53, No. 12 (2004)
2004年06月20日
总论
2004, 53 (12): 4021-4025.
doi: 10.7498/aps.53.4021
摘要 +
研究非保守Nielsen方程由形式不变性直接导致的非Noether守恒量．函数对时间的全导数采 用沿运动轨道曲线的方式，给出非保守Nielsen方程的非点的形式不变性的定义和判据，并 研究其Noether守恒量．得到形式不变性导致非Noether守恒量的条件以及守恒量的形式，并 给出三种特殊情形的推论．举例说明结果的应用．
2004, 53 (12): 4026-4028.
doi: 10.7498/aps.53.4026
摘要 +
研究了Birkhoff系统的Hojman定理的几何基础.建立了系统的运动微分方程和Hojman守恒 定理，利用现代微分几何给出了Birkhoff系统的Hojman定理的一个证明.
2004, 53 (12): 4029-4036.
doi: 10.7498/aps.53.4029
摘要 +
对于超细长弹性杆静力学的Kirchhoff方程，用动力学的概念和方法研究其常值特解 和稳定性问题.计算了Kirchhoff方程相对固定坐标系、截面主轴坐标系以及中心线Frenet 坐标系的常值特解，进行了Kirchhoff动力学比拟，用一次近似理论分别讨论了它们的Lyapu nov稳定性，导出了若干稳定性判据，并在参数平面上绘出了稳定域.
2004, 53 (12): 4037-4040.
doi: 10.7498/aps.53.4037
摘要 +
研究一般的无限小变换下变质量力学系统Lie对称性的非Noether守恒量, 进一步推广Hojma n定理. 给出变质量力学系统的一般形式的非Noether守恒量,并举例说明结果的应用.
2004, 53 (12): 4041-4044.
doi: 10.7498/aps.53.4041
摘要 +
研究一般的无限小变换下相空间中变质量力学系统Lie对称性的Hojman守恒量. 给出了相空 间中变质量力学系统Lie 对称性的确定方程和Hojman守恒量定理,并举例说明结果的应用.
2004, 53 (12): 4045-4051.
doi: 10.7498/aps.53.4045
摘要 +
扩展了最近提出的F展开方法以构造非线性演化方程更多的精确解, 即将F展开法中的一阶非线性常微分方程和单变量的有限幂级数代之以类似的一阶常微分方程组和两个变量的有限幂级数,这两个变量是一阶常微分方程组的解分量.作为例子, 用扩展的F展开法解非线性Schr?dinger方程,得到了很丰富的包络形式的精确解,特别是以两个不同的Jacobi椭圆函数表示的解.显然，扩展的F展开方法也可以解其他类型的非线性演化方程.
2004, 53 (12): 4052-4060.
doi: 10.7498/aps.53.4052
摘要 +
采用一种双曲函数假设和一类新的辅助常微分方程相结合的方法给出BBM方程和修正的BBM 方程新的精确孤立波解.这种方法也可用于寻找其他非线性发展方程新的孤立波解.
2004, 53 (12): 4061-4064.
doi: 10.7498/aps.53.4061
摘要 +
运用同伦理论探讨了一类非线性问题的近似解.然后，将其应用于一个燃烧模型，得到了该问题的近似解.
2004, 53 (12): 4065-4069.
doi: 10.7498/aps.53.4065
摘要 +
借助于计算机软件Maple将线性叠加方法应用于2+1维广义非线性Schr?dinger和Boussinesq 方程，给出此两类方程不同周期的线性叠加解以及与这些周期解相应的速度值，求解过程严 格基于一类新近发现的Jacobi椭圆函数周期循环特性及其推论.
2004, 53 (12): 4070-4074.
doi: 10.7498/aps.53.4070
摘要 +
稳态光折变空间孤子系统可用奇异Lagrange量描述，系统含Dirac约束.通常按对应原理写 出孤子系统的量子对易关系和量子运动方程时，未计及约束.对稳态光折变空间光孤子约束 系统进行Dirac括号量子化，给出了系统的对易关系和量子场方程.在线性近似下给出量子 非线性薛定谔方程的微扰解，并讨论了孤子的压缩性质.
2004, 53 (12): 4075-4079.
doi: 10.7498/aps.53.4075
摘要 +
给出了不同于文献的势场中玻色-爱因斯坦凝聚临界温度表达式.结果揭示了势场中理想玻色子气体凝聚的临界温度与势场之间的关系，表明势场中临界温度正比于无势场情况下临界温度T０ｃ，还给出了势场的有效性判据.势场的有效性是势场与玻尔兹曼常数k和无势场情况下临界温度Ｔ０ｃ乘积ｋＴ０ｃ的比较.当势场接近或大于ｋＴ０c时，临界温度会有效增加;当势场远小于ｋＴ０c时, 势场是无效的.
2004, 53 (12): 4080-4086.
doi: 10.7498/aps.53.4080
摘要 +
针对受参数不确定和外扰影响的混沌Lorenz系统，提出一种基于径向基函数（RBF）神经网 络的滑模控制方法.基于被控系统在不稳定平衡点处状态误差的可控规范形，设计滑模切换 面并将其作为神经网络的唯一输入.单入单出形式的RBF控制器隐层只需7个径向基函数，网 络的权值则依滑模趋近条件在线确定.仿真表明该控制器对系统参数突变和外部干扰具有鲁棒性，同时抑制了抖振.
2004, 53 (12): 4087-4091.
doi: 10.7498/aps.53.4087
摘要 +
提出利用直接自适应模糊神经网络控制一类不确定非线性混沌系统新方法.采用Takagi-Sug eno模糊逻辑系统估计混沌对象中未知函数，然后再对模糊神经网络控制律参数进行在线调 整，在系统所有信号一致有界情形下，解决混沌状态跟踪给定参考轨道控制问题.仿真结果 表明所得结论是正确的.
2004, 53 (12): 4092-4097.
doi: 10.7498/aps.53.4092
摘要 +
基于混沌加权一阶局部预测模型，在拟合预测器过程中，采用矩阵、向量拟合取代单 一变量拟合，对预测模型进行了修正，并将修正的预测模型应用于国内中型高炉（380—750m^3）Si含量预报，取得了很好的效果.同时得出高炉冶炼过程的混沌特征状态量Kolmo gorov熵值，影响着高炉Si含量预报命中率的高低.
2004, 53 (12): 4098-4110.
doi: 10.7498/aps.53.4098
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测度同步现象是耦合哈密顿系统的一种重要性质.对规则系统和混沌系统的测度同步性 质作了深入研究，重点讨论了耦合哈密顿系统处于混沌状态时，系统测度同步的特点及系统 的相位关系.提出了一种定量判断测度同步的简单方法，考虑了高斯白噪声对系统中测度同 步性质的影响.
2004, 53 (12): 4111-4119.
doi: 10.7498/aps.53.4111
摘要 +
通过构造一个转折点值α可变的三分段线性奇函数，研究一种新型混沌产生器.这种混沌产生器的主要特征是，随着转折点值α在0<α≤1范围内变化时，系统从倍周期分岔进 入混沌状态，可产生双层单螺旋、单层单螺旋、双层双螺旋和单层双螺旋四种不同类型的混沌吸引子，其中双层单螺旋和双层双螺旋为本电路实验中所发现的两类新型混沌吸引子.分析了这种混沌产 生器随α值在0<α≤1范围内变化时的分岔图、李雅普诺夫指数谱、最大李雅普诺夫指 数λ_max以及单层双螺旋和双层双螺旋的功率谱.在此基础上设计硬件电路，进行了计算机模拟和电路实
2004, 53 (12): 4120-4125.
doi: 10.7498/aps.53.4120
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考虑子系统的时空耦合作用及模型的不确定性,实现模型不确定的耦合时空混沌的 跟踪控制非常困难.然而耦合时空混沌的每个子系统用一系列模糊逻辑模型逼近,同时考虑子 系统状态的不可测性,采用模糊观测器来估计子系统的状态.由于混沌模型的很多参数和动态 特性很难准确地确定即模型具有不确定性,因此在用模糊模型逼近的同时定会产生建模误差. 基于模糊模型及状态观测器,考虑混沌模型的不确定性,提出一种Ｈ∞ 模糊跟踪控制方法,实现模型不确定性的耦合时空混沌的鲁棒跟踪控制.将控制方 案表征为求解线性矩阵不等式问题,并用凸优化方法
2004, 53 (12): 4126-4130.
doi: 10.7498/aps.53.4126
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对初始分布为K-V分布的离子束进行模拟研究.除观察到存在束晕现象外，还发现离子束在通 道内运行过程中，离子沿径向密度分布发生了变化. 通过延迟反馈控制，不仅可以消除束晕 ，而且只要控制参数适当，也可以使束中心部分呈均匀分布状态.
2004, 53 (12): 4131-4137.
doi: 10.7498/aps.53.4131
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研究了强流离子束在周期聚焦磁场通道中束晕-混沌的外部磁场开关参数控制方法. 将该方法应用在多粒子模型中，实现了对5种不同初始分布质子束的束晕-混沌的有效控制，得到了消除束晕及其再生现象的理想结果.在强流加速器系统中，由于外部磁场是可测和可调 的物理量，因此该控制方法有利于实验研究，可为强流质子加速器中周期聚焦磁场的设计和实验提供参考.
2004, 53 (12): 4138-4144.
doi: 10.7498/aps.53.4138
摘要 +
在交通流NS模型的基础上，考虑混合车辆之间存在的速度差异，不同车辆的驾驶员在对前车的敏感驾驶随机减速行为过程中其延迟概率是不同的，从而提出了一维多速混合车辆敏感驾驶元胞自动机交通流模型. 通过计算机数值模拟得到了混合车辆在不同参数下的 基本图.结果表明，与NS模型、SDNS模型相比，道路交通流量有较大的提高，而且还展现出 了亚稳态、相分离等复杂的实际交通行为现象.结合实际情况，对混合交通的特性进行了分析和讨论.
2004, 53 (12): 4145-4150.
doi: 10.7498/aps.53.4145
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考虑影响随机延迟概率的几种因素：当车速预期大于车距时，车辆处于减速状态，对前车状态变化的随机延迟反应较大，具有的延迟概率较大；当车速预 期 等于车距时，车辆处于平稳跟随行驶状态，具有的延迟概率较小；当车速预期小于车距时，车辆处于加速状态，其延迟概率最小. 计算机数值模拟得到的基本图不同于NaSch模型的基 本图，在基本图上出现阻塞的范围内存在两个不同的区域，分别对应于具有不同激波速度的交通阻塞. 同时，研究了交通阻塞到消散的滞后现象.
原子和分子物理学
2004, 53 (12): 4151-4156.
doi: 10.7498/aps.53.4151
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将原子相干激发动力学的半经典理论拓展到了有超精细分裂能级 的情形，并对具体原子能级进行了计算. 研究结果表明，当激光功率达到一定水平后，由于 功率加宽的作用，单频激光也能将有超精细分裂能级的原子有效地激发. 因此，在这样激光 功率条件下，为提高原子激发效率而增加激光谱线宽度的做法并不是必要的.
2004, 53 (12): 4157-4162.
doi: 10.7498/aps.53.4157
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提出了一种采用蓝失谐局域中空光束实现中性原子冷却与囚禁的新方法，并采用Monte-Carlo模拟方法研究了局域中空光束中原子强度梯度冷却（即Sisyphus冷却）的 动力学过程. 研究发现一个温度约为5μK和密度为10^12—10^13cm^3的超冷原子样品可以在我们的单束局域中空光束势阱中获得，而且这一原子密度可通过改变聚焦系统的相对孔径来加以调控. 因此，这一蓝失谐的局域中空光束还可用于实现全光型玻色-爱因斯坦凝聚.
2004, 53 (12): 4163-4172.
doi: 10.7498/aps.53.4163
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提出了一种采用单光束照明二元π相位板与透镜组合系统产生的适用于冷原子与分子囚 禁的可控制光学双阱方案.计算了双阱的光强分布，研究了双阱到单阱的演化过程，并导出了双阱几何参数、光强分布、强度梯度及其曲率与光学系统参数间的解析关系.研究发现， 通过相对移动二元相位板可实现光学双阱到单阱的连续双向演化，得到了双阱间距与相位板移动距离的关系.该方案不仅简单可行、操作方便，而且在原子物理、原子光学、分子光学和量子光学领域中有着广阔的应用前景.
唯象论的经典领域
2004, 53 (12): 4173-4180.
doi: 10.7498/aps.53.4173
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提出一种新时域交替隐式有限差分(ADI-FDTD)算法格式. 传统ADI-FDTD算法的 场量步进方程涉及周围若干网格的较多场量，导致两个区域的步进方程处理较困难：一个是 邻近完全匹配层(PML)和散射场交界区，另一个是邻近连接边界区. 特别是后者，考虑入射 波影响需对场量所在区域判断，根据不同情况对原有方程进行修正，一维和二维散射问题 相对简单，可三维问题修正式有数十种之多而几乎无法完成. 本方法基于分裂场形式的ADI- FDTD技术，使得散射场区和PML吸收层区的表达形式完全一致，从而忽略两者差别.另
2004, 53 (12): 4181-4188.
doi: 10.7498/aps.53.4181
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在矢量衍射理论基础上给出了任意入射状态下二维平面光栅的光栅方 程，推导出二维平面光栅角色散公式的完整解析形式，确立了二维平面光栅衍射极角 角色散（第一类角色散）和衍射方位角角色散（第二类角色散）的概念. 通过二维平面光栅 衍射极角和衍射方位角角色散的理论分析和数值计算，阐明了当入射波矢偏离光栅法线时， 衍射光斑阵列发生畸变的机理，并明确指出了引起衍射方位角角色散的突变、导致衍射光斑 阵列剧烈变化的条件，因而具有理论上的意义. 在实际应用方面，以晶体和量子点 的x射线衍射、低能电子衍射和反射式高能电子衍射为
2004, 53 (12): 4189-4193.
doi: 10.7498/aps.53.4189
摘要 +
推广应用“激光放大一维问题的解”的计算方法，模拟计算了“神光Ⅱ”装置激光束放大链的传输波形，并与实验结果进行比较，符合较好. 为功率平衡的研究提供了有力工具.
2004, 53 (12): 4194-4201.
doi: 10.7498/aps.53.4194
摘要 +
利用两种方法研究了有源放大器波分复用系统光纤链路中交叉 相位调制的不稳定性．首先利用非线性薛定谔耦合方程，在小幅度扰动下，研究了正常色散 和反常色散光纤中的交叉相位调制不稳定性. 由于相位噪声涨落，利用分裂步长傅里叶 变换法与Monte-Carlo法，模拟了有源放大器链路中反常色散和正常色散情况下的调制不稳定性. 两种方法得到的结论基本一致.
2004, 53 (12): 4202-4210.
doi: 10.7498/aps.53.4202
摘要 +
研究了同调谐振子谱空间上的对称性，通过适当的参量代换给出形象的图示. 得到归一化的本征函数解析表达式， 并证明了线性谐振子是同调谐振子的退化. 揭示出同调谐振子是参量双粒子模型，并给出该模型的相干态，该相干态自动包含用Glauber相干态构 造的奇、偶相干态.
2004, 53 (12): 4211-4217.
doi: 10.7498/aps.53.4211
摘要 +
通过对电磁感应透明模型的理论推导和数值模拟，讨论了光场和原子能级间有失谐 的光脉冲信息的存储过程. 结果表明：只有在光场和原子能级共振时，光和原子相互作用系 统的存储态才能最终演化到暗态. 随着失谐量的增大，只有部分信号光脉冲存储于冷原子介质中，并且光脉冲负群速度的绝对值逐渐增大，导致在介质中“读出”信号光相对于“读入”信号光的位置有明显的倒退现象. 对于能级上下对称相同失谐的情况，存储过程中系统各 物理量的演化过程几乎相同.
2004, 53 (12): 4218-4223.
doi: 10.7498/aps.53.4218
摘要 +
建立了一个描写充气毛细管中飞秒激光四波混频过程的理论框架.在 这个理论框架的基础上，对最近得到的充气毛细管中飞秒激光四波混频过程的信号强度气 压实验曲线给出了初步的理论说明．发现考虑走离效应和相调制效应对充气毛细管中飞秒激 光四波混频过程有重要的作用．同时还发现在一定的条件下，考虑直接的三次谐波过程对实 验曲线的影响是必要的.
2004, 53 (12): 4224-4228.
doi: 10.7498/aps.53.4224
摘要 +
基于光波在有限随机介质中的局域化理论，利用有限时域差分法数值求解Maxwell方程 组，研究了随机介质中的激光现象，分析了准态模的放大与其 空间局域性的关系. 通过研究二维非增益随机介质中光波的局域化，确定了准态模的空间分 布和频谱特征. 通过引入增益，研究了准态模的放大过程和阈值特性. 结果表明空间局域化 强的准态模在增益介质中被优先放大，且有较低的阈值.
2004, 53 (12): 4229-4235.
doi: 10.7498/aps.53.4229
摘要 +
首先对色散补偿光纤中不同拉曼抽运功率下的布里渊-瑞利散射 现象进行实验研究，详细分析和说明了输出光谱特性以及输出光谱随抽运功率的演化特性.然后在已有的一级布里渊散射的理论模型基础上，进一步推导出拉曼抽运下多级布里渊-瑞利散射的理论模型.利用该模型进行了数值模拟，结果表明：在抽运功率较低的情况下，理论和实验相符；但在抽运功率较高的情况下，理论和实验存在较大差异.对于差异 的形成，也进行了深入的分析. 最后，从理论计算和实验结果两方面，得到较高抽 运功率下的多级布里渊-瑞利散射的饱和特性，进而说明了特定抽运功
2004, 53 (12): 4236-4242.
doi: 10.7498/aps.53.4236
摘要 +
细菌视紫红质(bR)膜对黄光和蓝光的透射具有互补调制特性，由解黄光、蓝光透射光强的速 率方程而得到黄光和蓝光的互补抑制透射特性的解析表达式和图示结果.提出了无进位和无退 位的多进制数字光计算的矩阵加、减运算模型，构造了新型光计算的基本处理模式和计算结 构，设计了多进制矩阵的加法和减法的最佳实验方案，并用bR膜实现了多进制数字光矩阵的 减法运算实验操作.
2004, 53 (12): 4243-4247.
doi: 10.7498/aps.53.4243
摘要 +
报道了利用零色散在780nm处的光子晶体光纤与纳焦耳量级的飞秒激光脉冲相互作用的实验结果.实验使用35fs，中心波长810—840nm，单脉冲能量可达14nJ的飞秒激光光源获得了超过一个倍频程的平坦超连续光谱（500—1100nm）.在不同功率、不同中心波长、不同啁啾和有无直流成分的多种飞秒脉冲激光的条件下，研究了超连续光谱的产生情况.并对一系列现象进行了对比，分析了超连续光谱产生的机制.
2004, 53 (12): 4248-4252.
doi: 10.7498/aps.53.4248
摘要 +
报道了利用飞秒脉冲激光与非均匀微结构光纤相互作用中产生超连续光谱后在非均匀微结构光纤传输中双折射拍频现象的研究.利用35?fs的飞秒激光脉冲在高双折射微结构光纤中的传输过程中直接观察到了拍频现象.并利用有限元方法对该光纤进行了模拟计算分析，计算得出在600?nm处拍频长度为毫米量级.所得结果与实验一致.
2004, 53 (12): 4253-4256.
doi: 10.7498/aps.53.4253
摘要 +
提出了一种新颖的光纤光栅温度调谐方案，并将按此方案制作的调谐装置命名为双肩梁，详细分析了其原理.设计制作了一套双肩梁调谐装置，并对其进行了实验研究.实验中得到了0.436nm/℃的温度调谐效率，把所用光纤光栅的温度灵敏度提高了50倍之多.调谐具有很好的线性和可重复性.该装置最大的优点在于它突破了以往热调谐方法中驱动材料热膨胀系数的限制，使得温度调谐效率可以根据实际需要进行灵活设计，从而具有很大的灵活性.该装置在激光器调谐、高灵敏度温度传感以及传感解调等领域有着很大的潜在应用价值.
2004, 53 (12): 4257-4261.
doi: 10.7498/aps.53.4257
摘要 +
采用低压金属有机化学气相外延设备进行了1.3μm压应变量子阱材料、张应变量子阱材料和混合应变量子阱材料的生长研究.通过x射线双晶衍射和光致发光谱对生长材料进行测试和分析.基于四个压应变量子阱和三个张应变量子阱交替生长的混合应变量子阱（4CW3TW）结构有源区，并采用7°斜腔脊型波导结构以有效抑制腔面反射，经蒸镀减反膜后，半导体光放大器光纤光纤小信号增益达21.5dB，在1280—1340nm波长范围内偏振灵敏度小于0.6dB.
2004, 53 (12): 4262-4267.
doi: 10.7498/aps.53.4262
摘要 +
利用相位掩模法，在D形内包层掺Yb3+双包层光纤一端直接写制出Bragg光栅，用作双包层光纤激光器的输出腔镜.试验得到了线宽为0.196nm，波长为1058.2nm，最高输出功率为570mW的稳定激光输出，解决了激光器中模式竞争造成的输出不稳定现象.从速率方程出发，对激光器的输出功率与抽运功率、光栅反射率的关系以及最佳光纤长度进行了理论分析，结果与实验符合很好.
2004, 53 (12): 4268-4276.
doi: 10.7498/aps.53.4268
摘要 +
半自由声场环境下的声源重建和声场预测研究对声全息技术走向实际应用具有非常重要的意义.在提出基于分布源边界点法的半自由声场全息重建和预测方法的基础上，对此展开了实验研究.并将重建和预测的结果与常规方法重建和预测的结果进行了比较和讨论，说明了重建预测过程中反射声压的影响和考虑反射声压的必要性，证明了所提出方法在解决半自由声场环境下存在地面反射时的声源重建和声场预测时的有效性和准确性.还提出了采用奇异值截断滤波和Tikhonov正则化方法来削弱测量误差的影响，从而进一步优化了重建结果，提高了全息成像的可信度.
2004, 53 (12): 4277-4281.
doi: 10.7498/aps.53.4277
摘要 +
通过用分子动力学方法对颗粒物质流的计算机模拟，研究发现增大通道宽度可以使二维颗粒流从稀疏流转变为密集流状态.通过对不同通道宽度下，固定开口为9.5d的颗粒流和 漏斗口以上9.5d×8d区域记录的模拟结果分析，发现随通道宽度增大，密度变大、温 度降低.当“颗粒温度”T较低时(T/m<0.05 J/kg),颗粒流内部接触数开始超过1.2 ，同时出现较为牢固的横向链状颗粒团簇，是造成流量突变以及密集流的原因.
流体、等离子体和放电
2004, 53 (12): 4282-4286.
doi: 10.7498/aps.53.4282
摘要 +
为了解决微波等离子推力器全系统在真空中进行实验的关键问题，减少实验中不必要的能量损失，研制出可在大气与真空环境中工作的微波等离子推力器电微波系统.该系统利用了开关电源、衰减器和检波器一体化设计技术、液体冷却技术，解决了微波电子器件在真空中的放电问题.实验表明：系统输出的微波功率稳定，能可靠地工作在地面和真空环境中.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2004, 53 (12): 4287-4292.
doi: 10.7498/aps.53.4287
摘要 +
采用量子理论的方法研究了胆甾相液晶的形成机制.证明了通常采用的手性作用势确实能够导致胆甾相的形成，并给出螺距的表示式.
2004, 53 (12): 4293-4298.
doi: 10.7498/aps.53.4293
摘要 +
利用等离子体增强化学气相淀积技术，在绝缘氮化硅(SiNx)衬底上制备超薄非晶硅(aSi：H)薄膜，通过超短脉冲激光辐照与准静态常规热退火技术处理，制备出高密度、均匀纳米硅(ncSi)量子点.使用原子力显微镜对处理前后样品的表面形貌进行了研究，发现激光辐照能量密度增加的同时，所形成的ncSi尺寸也随之增加.在合适的能量密度范围内，可以得到面密度大于10.11cm^2、尺寸分布标准偏差小于20％的10 nm ncSi量子点薄膜，表明所制备的ncSi量子点具有较好的均匀性及较高的面密度.同时，对ncS i量子点
2004, 53 (12): 4299-4302.
doi: 10.7498/aps.53.4299
摘要 +
在讨论了碳纳米管的几何结构的基础上，对齿型和椅型碳纳米管的对称性进行了分析并将这些对称元进行了抽象和总结.对齿型和椅型碳纳米管的对称元所属的群Dnh点群进行了讨论.
2004, 53 (12): 4303-4307.
doi: 10.7498/aps.53.4303
摘要 +
在等离子体增强化学气相淀积系统中，采用aSi:H层淀积和原位等离子体氧化相结合的逐层生长技术制备了aSi:H/SiO_2多层膜.在激光诱导限制结晶原理基础上，使用KrF准分子脉冲激光为辐照源，对aSi:H/SiO_2多层膜进行辐照，使纳米级厚度的aSi:H子层晶化.Raman散射谱和电子衍射谱的结果表明，经过激光辐照后纳米Si颗粒在原始的aSi:H子层内形成，晶粒尺寸可以根据aSi:H层的厚度精确控制.还研究了样品的光致发光（PL）特性以及激光辐照能量密度对PL性质的影响.
2004, 53 (12): 4308-4313.
doi: 10.7498/aps.53.4308
摘要 +
在各向同性弹性理论的假设下，探讨了理想简单化的二维、一维与零维半导体材料量子阱、量子线与量子点的应力和应变分布规律，并讨论了它们应力、应变与应变能密度分布之间的差异.结果有助于定性理解更复杂形状结构的低维半导体材料的应力、应变及应变能分布.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2004, 53 (12): 4314-4318.
doi: 10.7498/aps.53.4314
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建立了含有δ掺杂层的SiGe pMOS器件量子阱沟道中空穴面密度的静态与准静态物理模型，并对该模型进行了数值分析.讨论了静态时器件量子阱空穴面密度与δ掺杂层杂质浓度和本征层厚度的关系，阈值电压VT与δ掺杂层杂质浓度NA、量子阱沟道载流子面密度Ps及本征层厚度di等参数间的关系.同时还讨论了准静态时量子阱空穴面密度P′s与栅压VGS的关系.
2004, 53 (12): 4319-4324.
doi: 10.7498/aps.53.4319
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由于磁矩进动时阻尼作用的存在，脉冲磁场在金属材料中所产生的磁通量一般滞后于场，从而使穿过金属材料的脉冲磁场相位滞后.对于非铁磁性金属材料，这种相位滞后非常微弱，而且由于趋肤效应和涡流的影响，阻尼作用导致的相位滞后难以观测.给出了一种在有金属镀膜的陶瓷真空盒中测量这种相位滞后的实验方法及结果.这种方法采用超薄、有绝缘条纹的隔离分区镀膜技术，在测量中适当选择测量点的位置，因而将趋肤效应和涡流的影响降低到最小.同时对实验测量结果进行了理论分析.
2004, 53 (12): 4325-4329.
doi: 10.7498/aps.53.4325
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以Du Pont公司的商用Teflon FEP A型薄膜为例，通过热脉冲技术、等温表面电位衰减测量和开路热刺激放电电流谱分析等实验结果，讨论了经常温和高温电晕充电后样品厚度对薄膜驻极体的沉积电荷密度、薄膜驻极体的内电场、体电导率以及电荷储存稳定性的影响.通过热脉冲技术组合电导率温度曲线的测量，研究了在不同温度条件下样品厚度对沉积电荷层的平均电荷重心移动的影响.结果表明：在充电参数一定的条件下，随着膜厚的降低，储存电荷密度上升，但电荷稳定性有所下降.因此，合理地调控薄膜厚度，可以有效地优化驻极体的电荷储存能
2004, 53 (12): 4330-4333.
doi: 10.7498/aps.53.4330
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采用溶胶-凝胶提拉法成功地制备了p型导电掺In的SnO2薄膜.x射线衍射测试结果表明，掺In的SnO2薄膜保持SnO2的金红石结构.吸收谱测试结果表明，掺In的SnO2禁带宽度为3.8eV.霍尔测量结果表明，空穴浓度与热处理温度有很大的关系，525℃为最佳热处 理的温度.铟锡原子比在0.05—0.20范围内，空穴的浓度与In的含量有直接的关系，并随In含量的增加而增加.
2004, 53 (12): 4334-4340.
doi: 10.7498/aps.53.4334
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在特殊设计的三势垒双势阱结构中，利用来自发射极的电子注入和电子向收集极的共振隧穿 逃逸调控量子阱不同子能级上的填充状态，发现激发态上的电子占据起抑制量子限制Stark 效应的作用.在极低偏压下，量子阱中少量过剩电子诱发了用简单带—带跃迁无法解释的光致发光光谱行为.
2004, 53 (12): 4341-4346.
doi: 10.7498/aps.53.4341
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通过微磁学有限元方法研究了微结构对各向异性的Sm(Co,Cu,Fe,Zr)z磁性能的影响， 并 对不同温度下的退磁曲线进行了计算.计算结果表明，矫顽力随着2∶17相晶粒尺寸的增大 而增大，随1∶5晶界相厚度的增大而减小；通过减小晶界相厚度或增大晶粒尺寸可以有效提 高 磁能积.反磁化的物理机制主要为形核机制，主要表现为首先在晶界相形成反磁化核，随 着 磁场的增大反磁化核不断长大，最后导致整个磁体的磁化反转；而当温度升高时，晶界相逐 渐变成非磁性相，使得反磁化核难以形成，因此出现了反常的矫顽力温度依赖关系.
2004, 53 (12): 4347-4352.
doi: 10.7498/aps.53.4347
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构造了在软磁相基体中析出规则形状硬磁相的各向同性和各向异性纳米复合永磁材料Pr2Fe14Bα-Fe.利用微磁学的有限元法，模拟计算了样品的磁滞回线.通过对剩磁、矫顽力和最大磁能积与软磁相厚度的关系分析，发现在软磁相厚度为0—12nm的范围内，复合磁体的矫顽力随软磁相厚度的增加而单调下降，而最大磁能积则是在适当的矫顽力和剩磁下达到最高.预计纳米复合Pr2(Fe,Co)14Bα-(Fe,Co)的各向同性磁体的最大磁能积最高可达248kJ/m3，而各向异性磁体则高达784kJ/m3.
2004, 53 (12): 4353-4358.
doi: 10.7498/aps.53.4353
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利用微磁学有限元法，模拟计算了单相和复相各向同性纳米晶磁体的起始磁化曲线、退磁曲线和回复曲线.验证了用δm(H)曲线的正峰值来衡量纳米晶磁体晶间交换耦合作用的有效性.计算 结果表明，纳米晶单相和复相磁体的晶间交换耦合作用都随晶粒尺寸的增加而降低，当晶粒尺寸过大时 复相磁体表现出两相行为，其δm(H)曲线出现了两个正峰值.分析表明，外场较小的正峰值是软磁相与硬磁相晶粒之间交换耦合作用的结果，而外场较大的正峰值是硬磁相晶粒之间交换耦合作用的结果.
2004, 53 (12): 4359-4363.
doi: 10.7498/aps.53.4359
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采用交替沉积磁控溅射工艺制备了超薄多层的FeCoBSiO2磁性纳米颗粒膜.利用x射线衍射仪、扫描探针显微镜、透射电子显微镜分析了薄膜的微结构和形貌特征.采用振动样品磁强计、四探针法、微波矢量分析仪及谐振腔法测量薄膜试样的磁电性能和微波复磁导率.重点对SiO2介质相含量、薄膜微结构对电磁性能产生重要影响的机理做了分析和探讨.结果 表明：这类FeCoBSiO2磁性纳米颗粒膜具有良好的软磁性能和高频电磁性能，2GHz时的 磁导率μ′高于70，可以应用于高频微磁器件或微波吸收材料的设计.
2004, 53 (12): 4364-4368.
doi: 10.7498/aps.53.4364
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利用Y切和(yxl)30°切两种样品测量了Ca3NbGa3Si2O14晶体的介电、压 电和部分弹性参数.计算了(yxl)θ切型相关压电常数随切角的变化.与La3Ga5SiO14晶体相比，Ca3NbGa3Si2O14晶体具有更优良的压电性能，其压电常数 d11=7.93×10-12C/N，d14=-5.88×10-12C/N.
2004, 53 (12): 4369-4372.
doi: 10.7498/aps.53.4369
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基于畴背向反转效应，利用外加短脉冲极化电场，通过对脉冲宽度、脉冲间隔以及脉冲个数的有效控制，在掺5mol％镁的铌酸锂晶体上得到周期为1.7μm的均匀亚微米畴结构，其纵向深度为30—50μm.同时，使用脉冲宽度为100ms的宽脉冲信号得到了畴带宽度仅为0.5μm的非对称微畴结构对亚微米畴结构产生的微观机制和物理过程进行了初步探讨.
2004, 53 (12): 4373-4377.
doi: 10.7498/aps.53.4373
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利用Maxwell-Garnett近似，结合谱表示方法，理论研究了金属/绝缘颗粒复合介质的光学双稳特性随环境温度的依赖关系.数值结果表明，体系的光学双稳区域随环境温度的升高而逐渐变窄，甚至消失.还进一步研究了复合体系的折射系数和消光系数随温度的变化关系.
2004, 53 (12): 4378-4381.
doi: 10.7498/aps.53.4378
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对不同激发条件下Er3+离子在卤碲酸盐玻璃中的上转换能级寿命进行了测试.上转换激发时，由于Er3+离子间以及Er3+不同能级间能量转移的影响，使得其寿命远大于直接激发条件下的值.比较了碲酸盐玻璃和卤碲酸盐玻璃中Er3+离子的上转换发光 强度，卤化物离子引入后引起发光强度的明显增加.探讨了Er3+离子在卤碲酸盐玻璃 中的发光机制及上转换发光强度对抽运功率的依赖性.
2004, 53 (12): 4382-4386.
doi: 10.7498/aps.53.4382
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报道了Pr(0.5):ZBLAN玻璃在双频双光束光源激发下的激发态上转换现象.发现上转换发射谱的荧光与常规荧光发射谱的荧光一致，还发现双频激发下的上转换激发谱有3个明显的谱峰，它们依此对应于788.5nm 1G4→3P2,850.5nm 1G4→1I6和805.0nm 3H6→1D2的激发态吸收跃迁，而大的850.5nm上转换激发谱峰是由大的1G4(Pr3+ )→1I6(Pr3+)跃迁的振子强度f=23.04×10-6所致.这说明起源于1G4能级的激发态吸收上转换尤其1G4(Pr3+)→1I6(Pr3+)
2004, 53 (12): 4387-4391.
doi: 10.7498/aps.53.4387
摘要 +
在分层优化基础上，用MEH-PPV和SiO2复合制成夹层结构器件，在交流电压的三个区域下 ，表现出不同的发光.在电压较低时得到了红色发光，电压较高时得到了蓝色发光，电压的中间区域为两种发光的叠加.这两种发光都是源于SiO2中加速电子直接碰撞激发有机发光层而引起的固态阴极射线发光.通过对器件光学特性的研究，分析了光谱变化的范围及规律.
2004, 53 (12): 4392-4397.
doi: 10.7498/aps.53.4392
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研究了Ar离子束轰击及温度对多壁碳纳米管阵列场发射性能的影响.经Ar离子轰击35min后，发现阵列顶端的Fe催化剂颗粒明显减少，弯曲的顶部被轰击掉，使碳纳米管的场发射电流明显减小而场发射像无明显改变.温度的增加引起碳纳米管的场发射电流也随之增加.还研 究了在透明阳极技术中涂在阳极的荧光粉对场发射电流的影响.对同一碳纳米管阵列样品，发现涂有荧光粉的透明阳极使测量到的场发射电流大幅度减小，只是未涂荧光粉阳极电流的 1/30左右.直接用二氧化锡导电膜作阳极时，测得样品的开启场强为1.0V/μm.沉积了荧光粉的二
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2004, 53 (12): 4398-4404.
doi: 10.7498/aps.53.4398
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利用原子力显微镜研究了不同溅射离子能量对Mo薄膜表面形貌的影响.利用特殊设计的夹具，在同一真空内完成所有薄膜样品的制备，减少了多次沉积过程对薄膜生长特性的影响 .对原子力显微镜测量得到的表面高度数据进行相关运算，从统计角度定量地研究了不同沉积能量下Mo薄膜表面特性.结果表明，薄膜表面具有典型的分形特征，在相关运算的基础上给出表面的分形维数、水平相关长度、界面宽度等参数.其中，屏栅电压为500V时制备 的薄膜样品与300和700?V时制备的薄膜样品表面的界面宽度及水平相关长度具有倍数差别，但三种溅射电压下薄
2004, 53 (12): 4405-4409.
doi: 10.7498/aps.53.4405
摘要 +
利用脉冲激光淀积法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了28mol%La掺杂钛酸铅薄膜.采用不同的淀积氧气压，并分析了其对薄膜微观结构和介电性能的影响.结果表明，在2Pa左右的气压下淀积的薄膜具有好的结晶度和介电系数.在频率为10kHz时28mol%La掺杂钛酸铅薄膜的介电系数达852，并且保持了较低的损耗.同时制备了其他La掺杂浓度的PbTiO3薄膜，发现它们也有类似的特点.对此作了定性解释.
2004, 53 (12): 4410-4413.
doi: 10.7498/aps.53.4410
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用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法成功实现硅纳米线的掺B.选用Si片作衬底，硅烷 （SiH4）作硅源，硼烷（B2H6）作掺杂气体， Au作催化剂，生长温度440℃.基于气-液-固(VLS)机制，探讨了掺B硅纳米线可能的生长机制.PECVD法化学成分配比更灵活，更容易实现纳米线掺杂，进一步有望生长硅纳米线pn结，为研制纳米量级器件提供技术基础.
2004, 53 (12): 4414-4419.
doi: 10.7498/aps.53.4414
摘要 +
在已给出的与溶液盐浓度有关的DNA弹性模型基础上, 考虑到Z-DNA的碱基堆积和氢键相互 作用, 给出了一个新的B-DNA到Z-DNA的结构转变模型. 研究了盐浓度对B—Z结构转变特性的影响, 得到了力延伸曲线、折叠角概率分布以及B—Z结构转变的临界扭矩随盐浓度的变化规律.结果表明: 当盐浓度达到2.4mol/L时, 松弛DNA的Z构象开始出现, 并且随盐浓度的增加, Z构象存在的概率增大, B—Z转变所需的扭转力矩减小.
2004, 53 (12): 4420-4427.
doi: 10.7498/aps.53.4420
摘要 +
将心磁信号从干扰噪声中加以提取并有效地消除噪声干扰是心磁信号处理中尤为重要的环节 .从改进算法的角度出发，提出互补型自适应滤波器结构以实现心磁信号的消噪处理.该滤波器针对心磁这类非平稳信号进行设计，有效地解决了常规自适应滤波器应用于心磁信号处理时收敛速度和稳态误差的矛盾.通过仿真实验和心磁实验结果表明，该算法能有效地消除心磁信号的背景噪声和工频干扰噪声.同时该算法也可用于其他非平稳信号的消噪处理.
地球物理学、天文学和天体物理学
2004, 53 (12): 4428-4434.
doi: 10.7498/aps.53.4428
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当地震信号通过复杂地球介质时，地层除了表现为各向异性，还表现为内在的黏弹性特征 因此，为准确描述地震波在地球介质中的传播特征，理想的地球介质模型应该能够模拟岩石 的各向异性特征和衰减特征.给出了各向异性黏弹性介质模型的波动方程，推导了伪谱法波场正演模拟的递推公式，并利用伪谱法实现了地震波波场数值模拟.表明了该介质模型中地 震波场特征与各向异性主轴方位和介质的黏滞性参数之间的关系.
2004, 53 (12): 4435-4438.
doi: 10.7498/aps.53.4435
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对具有双旋转参数的5维时空中,黑洞视界的热力学参量与宇宙视界的热力学参量进行了研究 .发现宇宙视界的熵能写为Cardy-Verlinde公式的形式,而黑洞视界的熵要写成Cardy-Verl inde公式的形式,必须用Abbott 和Deser的方法,计算具有双旋转参数5维黑洞的质量.通过研究,给出了具有双旋转参数5维黑洞各热力学参量之间满足的关系式,即热力学第一定律的微分式.
