Vol. 54, No. 3 (2005)
2005年02月05日
总论
2005, 54 (3): 993-995.
doi: 10.7498/aps.54.993
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研究了一类厄尔尼诺-南方海涛(ENSO)机理耦合系统振荡.利用同伦理论和摄动方法，较简便地得到了一类ENSO模型解的近似展开式.
2005, 54 (3): 996-1001.
doi: 10.7498/aps.54.996
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用推广的经典李群约化法，得到了色散系数、非线性系数、补偿（或损失）系数为时、空变量函数时的非线性薛定谔方程的精确解.深入研究了非线性薛定谔模型的一般孤波解与线性调频孤波解在光纤通讯与光纤放大器中的潜在应用.
2005, 54 (3): 1002-1008.
doi: 10.7498/aps.54.1002
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借助于符号计算软件Maple，通过一种构造非线性偏微分方程(组)更一般形式精确解的直接方法即改进的代数方法，求解(2+1) 维 Broer-Kau-Kupershmidt方程，得到该方程的一系列新的精确解，包括多项式解、指数解、有理解、三角函数解、双曲函数解、Jacobi 和 Weierstrass 椭圆函数双周期解.
2005, 54 (3): 1009-1014.
doi: 10.7498/aps.54.1009
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研究事件空间中完整力学系统由特殊Lie对称性、Noether对称性和形式不变性导致的Hojman守恒量.列出系统的运动微分方程.给出Lie对称性、Noether对称性和形式不变性的判据，以及三种对称性之间的关系.将Hojman定理推广并应用于事件空间完整系统，得到非Noether守恒量.举例说明结果的应用.
2005, 54 (3): 1015-1017.
doi: 10.7498/aps.54.1015
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把Mei对称性方法用于电磁场中带电粒子的运动，从二维运动电荷的Mei对称性出发,运用比较系数法，得到与Mei对称性相应的生成元的普遍表达式及电磁场所满足的偏微分方程组.对一特例进行了讨论.
2005, 54 (3): 1018-1035.
doi: 10.7498/aps.54.1018
摘要 +
应用电子汤姆孙散射的经典理论，通过理论分析和计算机模拟，研究了超短超强激光脉冲作用下电子产生的辐射脉冲的性质.计算表明，在这种情况下，电子的辐射通常以阿秒脉冲列的形式出现.讨论了不同激光场参数（包括激光强度、脉宽、初相位和偏振态）、不同电子初始状态（初始速度和位置）对辐射脉冲的时间和空间特性的影响.通常在相对论光强条件下，激光强度越大，电子辐射越强，脉宽越窄，中心频率越大，并且方向性越好；电子在线偏振激光中产生的辐射效率，比在同样强度下圆偏振激光中产生的效率更高；无论入射光是线偏振光，还是圆偏振光,辐射场呈现较复杂的偏振态, 并且它与辐射方向有关.当电子具有一定的初始能量时，通常辐射场的振幅随电子初始能量的增大而增大.不管电子的初始能量以及运动方向如何，做相对论运动的电子产生的辐射趋向于出现在靠近电子运动方向的角度区域.
2005, 54 (3): 1036-1038.
doi: 10.7498/aps.54.1036
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利用文献中所引入的变换，将一个非线性偏微分方程化为一个非线性常微分方程，再直接求解该常微分方程，从而简洁地求得了Burgers方程的几个精确解析解.所得结果与已有结果完全符合.
2005, 54 (3): 1039-1043.
doi: 10.7498/aps.54.1039
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用函数变换法将耦合KleinGordonSchrdinger方程化成可求解的不定积分形式，进而求出其精确解，包括有理函数型解、三角函数型解、双曲函数型解，以及椭圆函数型解.所得结果包含了文献中用齐次平衡法所得的解为特例.
2005, 54 (3): 1044-1047.
doi: 10.7498/aps.54.1044
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用幂级数方法研究球谐振子定态薛定谔方程解析解，发现波函数球系表示ψ(r,θ，φ)在r～0处可以无界，只要rψ(r,θ，φ)在r～0处有界，就不违背波函数的玻恩统计解释而且基态能量是ω/2, 而不是3ω/2，这是低能量条件下的振动系统空间“塌陷”现象.
2005, 54 (3): 1048-1052.
doi: 10.7498/aps.54.1048
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由于绝热条件几何相位量子逻辑门存在非绝热差错与退相干差错这一冲突，因此在拓扑量子计算中需要设计非绝热条件几何相门，以克服这一不足.证明螺旋光纤系统内光子有效哈密顿量恰好是一个WangMatsumoto型哈密顿量，因此螺旋光纤系统能自动产生非绝热条件几何相移.同时还证明在螺旋光纤方案中，由极化光子与螺旋光纤相互作用哈密顿量所导致的动力学相位为零（这正是拓扑量子计算所要求的），以及在螺旋光纤系统中可以通过控制极化光子初始波矢，从而较容易获得条件初始态.总之，螺旋光纤系统方案能自动满足Wang与Matsumoto的核磁共振方案中为实现非绝热条件几何相移所提出的全部条件与要求.
2005, 54 (3): 1053-1058.
doi: 10.7498/aps.54.1053
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利用光脉冲在非线性双折射光纤中传播时所遵循的相干耦合非线性薛定谔方程,研究了偏振方向与双折射轴成任意角度时，在反常色散区和正常色散区所产生的调制不稳定性.结果表明，在反常色散区和正常色散区存在不稳定偏振区域和稳定偏振区域，对应不同的不稳定偏振区域，输入临界功率不同，脉冲有不同的增益谱.
2005, 54 (3): 1059-1063.
doi: 10.7498/aps.54.1059
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用相位随机化的替代数据方法，研究了连续混沌动力系统时间序列的非线性检验判定.研究发现，在不同的采样情况下，混沌时间序列的非线性特性检验有所差异，尤其对于过采样时间序列，往往会出现虚假的判断结果.针对过采样时间序列，最好采用能够反映非线性特征的参数，作为检验统计量进行检验判断.
2005, 54 (3): 1064-1070.
doi: 10.7498/aps.54.1064
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对于一类同时存在扩散耦合和梯度耦合的非线性振子系统, 通过空间傅里叶变换，得到具有不同波矢的各运动模式的相互独立的运动方程. 计算各横截模的Lyapunov指数, 可在耦合参数平面上确定同步混沌的稳定区域. 在稳定区域边界, 一对共轭横截模式失稳，导致同步混沌的Hopf分岔. 对耦合Lorenz振子系统进行了数值模拟，并设计了耦合Lorenz振子系统的电路, 进行耦合振子系统同步混沌Hopf分岔的电路仿真实验. 计算和仿真的结果表明，Hopf分岔的特征频率等于失稳横截模式的振荡频率.
2005, 54 (3): 1071-1080.
doi: 10.7498/aps.54.1071
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报道一种有特色的激变.这种激变是在一类分段连续力场作用下的受击转子模型中观察到的.描述系统的二维映象定义域中的函数不连续边界随离散时间发展振荡，从而使这个边界的向前象集构成一个承载混沌运动的胖分形.在控制参数的一个阈值下，一个椭圆周期轨道突然出现在此胖混沌奇异集中，使得迭代向它逃逸，胖混沌奇异集因此突然变为一个胖瞬态集.在这种情况下，有可能根据椭圆周期轨道逃逸孔洞，以及胖分形奇异集的测度随参数变化的规律，估算迭代在奇异集中的平均生存时间所遵循的标度规律.直接数值计算和由此估算所得标度因子值可以很好地互相印证.
2005, 54 (3): 1081-1083.
doi: 10.7498/aps.54.1081
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研究了一个厄尔尼诺大气物理机理振荡.利用变分迭代理论，简捷地得到了该模型解的近似展开式.通过与特殊情形下模型的精确解的比较，得到的一次近似解具有完全符合的精确度.
2005, 54 (3): 1084-1091.
doi: 10.7498/aps.54.1084
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从拓扑序列出发，提出了描述DC/DC变换器一类分段光滑系统中的分岔现象和混沌行为的符号序列方法，根据最大子序列的性态判别分岔的类型，以及检测边界碰撞分岔的发生.例如,当发生倍周期分岔时，最大子序列保持不变；当发生边界碰撞分岔时，最大子序列发生变化；混沌态则没有最大子序列.研究表明，占空比是表征DC/DC变换器一类分段光滑系统动力学行为的一个最本质的量，“饱和非线性”是引起边界碰撞分岔产生的根本原因.
2005, 54 (3): 1092-1097.
doi: 10.7498/aps.54.1092
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混沌系统的一般变结构控制方法存在高频抖振和需要事先已知系统不确定项的上界等不足，针对这些不足，以一类不确定时变混沌系统为例，提出了自适应无抖振变结构控制（ACFVSC）方法，以控制混沌系统到任意设定轨道.该方法不仅能消除滑模面附近的抖振现象，实现渐近跟踪，而且不需要“不确定项的上界已知”的先验知识.ACFVSC的渐近跟踪分析与仿真结果都表明，只要选择合适的控制器参数，就能在有限时间内达到任意的设定跟踪精度.
2005, 54 (3): 1098-1104.
doi: 10.7498/aps.54.1098
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提出外部光注入多量子阱激光器激光混沌相位控制同步，及其混沌相位相移键控外调制ON/ON全光保密通信系统，数值模拟了在相位控制器控制下的激光混沌同步.通过连续ON/ON键控调制相位控制器调制通过相位控制器的激光相位相移，实现激光混沌相位相移键控连续调制，设置接收系统相位控制器，控制通过接收相位控制器的激光相位相移，以实现激光混沌解调.分别数值模拟了该系统调制速率01和05Gbit/s混沌相位相移ON/ON键控通信，进行了混沌ON/ON键控调制速率分析，以及系统参数失配和系统抗噪声扰动的数值分析.
2005, 54 (3): 1105-1112.
doi: 10.7498/aps.54.1105
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将基于GaussLegendre公式的路径积分法推广到随机参激和外激联合作用的非线性动力系统.研究了受高斯白噪声参激和外激联合作用的非线性振子，将所得路径积分解与其精确解（满足一定条件时该系统存在精确解）或MonteCarlo随机模拟结果相比较，充分验证了路径积分的准确性.并借助路径积分数值解，捕捉到该随机系统的一维P分岔.
2005, 54 (3): 1113-1117.
doi: 10.7498/aps.54.1113
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反常扩散现象在自然界和社会系统中广泛存在.考虑了扩散过程的时间相关和时空相关性，用非局域性的处理方法，在传统的二阶对流扩散方程基础上，得到了分数阶对流扩散方程，以此方程来描述反常扩散.在此方程中，弥散项和对时间的导数为分数阶导数所代替.由此分数阶对流扩散方程，对传统的费克扩散定律进行推广，得到了广义的分数费克扩散定律，分数费克扩散定律说明某时刻空间中某点的流量不仅与其领域内的浓度梯度有关，而且与整个空间中其他不同点的粒子浓度、浓度变化的历史，甚至初始时刻的浓度有关.讨论了方程的解——分数稳定分布，并由此说明了扩散运动的平均平方位移是运移时间的非线性函数.
2005, 54 (3): 1118-1125.
doi: 10.7498/aps.54.1118
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研究了两个双稳系统级联的随机共振特性，由于第一级双稳系统的作用是将白噪声转变为色噪声，因此它是整个级联系统中最重要的环节，以后各级系统近似按洛伦兹分布将噪声能量不断向低频区域集中，从而减弱高频抖动，突出波形的基本轮廓.频谱中信号谱峰随噪声强度的变化规律表明，级联双稳系统只在有限的低频范围内，通过一定量的噪声强度来增强信号频率处的谱峰高度，如果前一级系统未达到随机共振状态，那么其后一级并不能对前一级的输出进行“优化”而形成随机共振.级联双稳系统级数的增加，会使噪声能量集中的低频区域变窄，信号谱峰易被压缩和受到噪声干扰.虽然可以用二次采样方法进行改善，但其改善程度有限.因此对于信号检测而言，使用单级双稳系统即可.
2005, 54 (3): 1126-1131.
doi: 10.7498/aps.54.1126
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用x射线衍射和低温磁测量方法，系统研究了在外加诱导磁场下制备的BiMn合金的微观结构和磁性.结果表明，在外加诱导磁场下制备的BiMn wt6%合金呈现典型的双相结构和各向异性特征，MnBi相c轴沿外加诱导磁场方向取向排列.随外加诱导磁场的增大，剩余磁化强度Mr逐渐增大，这说明MnBi相的取向程度越来越好.发现MnBi相的自旋重取向温度TSR随外加诱导磁场的增大逐渐向高温区移动.对外加诱导磁场影响BiMn wt6%合金的微观结构和磁性以及该类材料磁各向异性能的物理机理进行了分析和讨论.
2005, 54 (3): 1132-1135.
doi: 10.7498/aps.54.1132
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介绍了中子相衬和中子层析的工作原理，提出了中子相衬层析成像方法.这种方法兼备了相衬和层析的各自优点，不采用干涉术，能高分辨率地重构待测样品的三维空间位相分布，能测试和分辨吸收系数非常相近样品的空间结构.
基本粒子物理学与场
2005, 54 (3): 1136-1141.
doi: 10.7498/aps.54.1136
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使用量子场论中准势途径的相对论夸克模型,计算了重夸克偶素的质量谱.所采用的同味正反夸克间的有效相互作用包括通常的直接单胶子交换、单胶子湮没及具有相对论修正的标量和矢量线性禁闭的混合.得到了与实验上肯定的数据符合较好的拟合计算结果，并讨论了湮没项和相对论修正各项对能谱超精细分裂的作用.
原子和分子物理学
2005, 54 (3): 1142-1148.
doi: 10.7498/aps.54.1142
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利用GálvezPorras关于原子体系电子在核处密度和径向期待值的精确不等式，分别建立了波函数的两套精确判据，它们是独立于能量判据之外的检验波函数精确度的判据. 以类锂体系激发态为研究对象，首先对1s2 3s态的电子在核处密度和径向期待值的上界进行了检查，然后对锂原子1s2 3s态在不同计算方法下由电子在核处密度上界定义的R6值和的上界定义的R4值分别进行了测试，同时还对锂原子双激发态的电子在核处密度和径向期待值的上界进行了检验. 研究表明这两套不等式都可作为原子体系各种能态波函数的精确判据.
2005, 54 (3): 1149-1155.
doi: 10.7498/aps.54.1149
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利用实验光谱学的BeerLambert定律和介质中的麦克斯韦方程组，建立了精确的光吸收（光电离）截面表达式，并通过一个随体系粒子数密度和宏观复介电常数而变化的变换函数，将严格截面公式与Fano和Cooper 1968年建立的理想气体的光电离截面公式直接联系起来.建议：1)当知道某密度下正确的体系宏观复介电常数β,γ时，可直接由严格表达式求得高密度下非理想状态的正确光电离截面；2)或当知道该体系的粒子微观极化率η,ζ和其理想气体的精确截面时，用上述变换公式间接求得其他密度时的光电离截面.对氩原子和氙原子的应用表明：当缺乏β,γ时，可由某一合理的宏观电极化率物理（例如克劳修斯-莫索缔）模型来计算β,γ，从而获得高密度体系的截面.这样获得的结果符合被散射物质的光电离（光吸收）截面随体系粒子数密度增大而增加的客观散射现象.而且，考虑了高密度真实体系中粒子间相互作用的宏观电极化率模型越正确，如此求得的散射截面的误差就越小.
2005, 54 (3): 1156-1161.
doi: 10.7498/aps.54.1156
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研究了囚禁离子与单模量子辐射场构成的相互作用系统在载波激发(ωL=ω0)、红激发［ωＬ=ω0-jν(j=1,2,3)］和蓝激发［ωL=ω0+jν(j=1,2,3)］情形下的统计性质.讨论了系统的态函数随时间的演化关系、光子态和声子态交换的条件及相应的离子布居数，得到了光子数和声子数的平均值及其方差、光子场和声子场的二阶相干度等量值.
唯象论的经典领域
2005, 54 (3): 1162-1166.
doi: 10.7498/aps.54.1162
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从实验和理论两方面，讨论了在光镊系统中，光放大倍数在500—1000倍、间隔为100倍的范围内，对四象限探测器位移测量信号的幅值及其线性度的影响.实验结果与理论结果符合很好，得出相同的结论：当微粒的影像半径约为四象限探测器探头半径(50—60)%时，可以得到幅值大、线性好的输出信号.
2005, 54 (3): 1167-1171.
doi: 10.7498/aps.54.1167
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提出一种新的抑制离散效应的方法——非对称脉冲对法，并对采用该方法和采用非同步耦合法在基于脉冲对交叉相位调制对脉冲进行压缩过程中，对离散效应影响的抑制效果进行了研究.数值模拟的结果显示：对于峰值功率为10mW、半极大全宽度为5ps的高斯入射脉冲，采用非对称脉冲对法，可以获得压缩比为137、基座能量比为0122、峰值功率为116mW的压缩脉冲.
2005, 54 (3): 1172-1177.
doi: 10.7498/aps.54.1172
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对基于离散Fourier变换的内源全息图重构计算方法作了深入系统的分析，讨论了如何计算整个球面全息图对原子重构像的贡献，克服了以往该方法只能计算半个球面全息图的不足，并运用采样定理知识，分析了全息图的采样率、重构像的空间范围和分辨率等问题.
2005, 54 (3): 1178-1183.
doi: 10.7498/aps.54.1178
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研究了与压缩真空库场耦合的单模腔中三个量子点中激子间纠缠的动力学行为.结果表明：如果不考虑腔模与激子吸收，激子演化为纯的纠缠态.当腔场与一压缩真空库耦合时，激子间形成混合三模高斯纠缠态；在长时极限下，激子态为一稳定的混合三模高斯纠缠态.通过求解激子的特征函数，发现激子态的纯度与纠缠不仅依赖于腔场的初态，并且还与库的双光子关联强度密切相关.
2005, 54 (3): 1184-1189.
doi: 10.7498/aps.54.1184
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研究了准Λ型四能级系统与非关联双模相干光场相互作用系统的场熵演化特性,讨论了原子初态、平均光子数及能级劈裂对场熵的影响.该系统包含了二能级原子和三能级原子与单模场相互作用情况.
2005, 54 (3): 1190-1193.
doi: 10.7498/aps.54.1190
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提出了一种量子信息转移方案,它是基于两个耦合的二能级原子同时与单模腔场发生大失谐相互作用实现的.通过控制腔场与双原子的相互作用时间,量子信息可以从一个原子转移到另一个原子,或从单模腔场转移到双原子纠缠态上,而包含在欲转移量子态上的信息被完全檫除.
2005, 54 (3): 1194-1199.
doi: 10.7498/aps.54.1194
摘要 +
建立了一台频率分辨偏振光学开关（PGFROG）法飞秒脉冲测量装置，利用该装置对“极光Ⅱ号”飞秒激光放大系统进行了测量.在利用偏振光学开关法测得的时域和频域信号基础上，结合对信号光强度分布的计算机迭代处理，得到了有关飞秒激光电场、光谱及其相位的信息；并且对系统工作在不同状态时的激光脉冲进行了测量和比较分析，给出了有关该系统较详细的电场、光谱、相位以及啁啾状况.结果显示，当系统工作在零啁啾附近时，该系统输出的激光脉冲的电场、光谱和相位分布较规则，相位起伏较小；当系统偏离零啁啾状态时，虽然电场和光谱变化不很明显，但相位分布变化剧烈.
2005, 54 (3): 1200-1207.
doi: 10.7498/aps.54.1200
摘要 +
在理论上分析了?ffner展宽器的色散特性，给出了展宽脉冲随?ffner展宽器系统参数变化的关系.据此在实验上建立了一台?ffner飞秒展宽器系统，将19 fs的种子脉冲无色差展宽至605 ps，测量结果与理论计算一致.
2005, 54 (3): 1208-1212.
doi: 10.7498/aps.54.1208
摘要 +
从啁啾脉冲放大的基本理论出发，系统地计算了啁啾脉冲在多通放大过程中的增益特性，并设计了一个六通主放大器，对应能量提取效率为38％，输出能量大于1J.
2005, 54 (3): 1213-1217.
doi: 10.7498/aps.54.1213
摘要 +
测量了X型折叠腔钛宝石飞秒激光器的发光动力学曲线，并运用传播圆变换圆图解分析方法，系统地探讨了钛宝石飞秒激光器的自锁模机理和过程，提出了一种新的锁模机理——自脉动克尔透镜开关放大锁模.
2005, 54 (3): 1218-1221.
doi: 10.7498/aps.54.1218
摘要 +
描述在Si基底上制备带隙在近红外波段部分空气桥式二维光子晶体（PC）.选用HF酸溶液作为腐蚀液，利用聚焦离子束刻蚀技术直接刻蚀出具有三角形空气洞结构的二维PC，并测出了二维PC完整的第一带隙透过谱的带隙范围为123—155μm.实验测得的透过谱与理论计算的空气桥式二维PC的计算结果一致.类TM0模的存在减小了带隙的宽度.由于部分SiO2支撑桥式平板，二维PC易于按所需尺寸进行制备.同时，通过改变平板下的支撑材料，可以制出有源的PC，利用这种机理可以把光从支撑材料中引出.
2005, 54 (3): 1222-1228.
doi: 10.7498/aps.54.1222
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建立了完整的基于半导体环行腔激光器四波混频型可调谐波长转换器的宽带理论模型.模型中考虑了半导体光放大器的材料增益谱、载流子的空间分布、光场的纵向空间分布和宽带放大自发发射等关键因素，并通过数值模拟，从理论上研究了这种波长转换器的各种性能与输入信号光功率、注入电流、输出耦合器的耦合比和环行腔激光器激射光波长的关系.理论上所得结论与文献中实验结果符合得很好.
2005, 54 (3): 1229-1234.
doi: 10.7498/aps.54.1229
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应用全矢量模型分析类矩形芯光子晶体光纤的色散和偏振特性，讨论了光纤结构参数对光纤特性的影响.研究表明：类矩形芯光子晶体光纤的模式双折射比普通椭圆保偏光纤至少高一个数量级.增大光纤的相对孔径，可获得更高的双折射.零走离点对应的波长也比普通椭圆保偏光纤长，随着孔距的增大，走离曲线将向长波长方向产生移位，零走离点发生红移，零走离点所对应的波长与孔距成正比.零走离点的出现，将有效地抑制一阶偏振模色散.通过调整光纤的结构参数，可以获得灵活的色散特性，在孔距Λ=2μm, 相对孔径d/Λ=03时，在波长155μm附近，获得近400nm的超平坦色散区.该光纤在偏振控制、色散控制和管理方面具有广泛的应用前景.
2005, 54 (3): 1235-1240.
doi: 10.7498/aps.54.1235
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在采用阶跃有效折射率模型研究光子晶体光纤的可行性方面，提出了将普通单模光纤、色散位移光纤、色散平坦光纤作为一定极限条件下的折射率引导型光子晶体光纤特例的观点.通过编程计算，并与文献报道的实验数据对比，表明应用本模型可以揭示光子晶体光纤所具有的奇异的色散机理.特别是应用本模型具有更快的计算速度.还用本模型分析了空气孔直径、周期及芯径对色散特性的影响.
2005, 54 (3): 1241-1246.
doi: 10.7498/aps.54.1241
摘要 +
通过对微分群时延差(DGD)统计特性和偏振模色散(PMD)矢量自相关函数的数值模拟，分析比较了目前常用的三种PMD模拟器的性能. 结果表明：在DGD分布方面，由DGD发生器构成的模拟器，一个DGD发生器就可与实际光纤PMD的统计特性相符合，而由保偏光纤和可旋转的连接器构成的模拟器则至少需要15段. 在自相关函数方面，基于保偏光纤的模拟器取决于各段光纤的延时量，而基于DGD发生器的模拟器在中心频带外的自相关值很平稳，可视为常数.
2005, 54 (3): 1247-1252.
doi: 10.7498/aps.54.1247
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通过引入振动力学中的连续系统离散化的思想，将一维集中质量法延伸至二维，提出一种二维声子晶体带隙特性计算的集中质量法. 进而采用该算法对两种正方晶格的二维声子晶体的带结构进行了计算，计算结果与传统的平面波展开法相符合. 通过对计算结果以及两种算法收敛性的分析，发现集中质量法的收敛性对组成声子晶体的不同材料弹性参数差不敏感，这使得该算法在计算大弹性常数差二维声子晶体的带隙特性时较平面波展开法收敛速度更快. 此外，集中质量法对二维声子晶体单元形状没有特殊要求，这使得它更加适用于声子晶体带隙特性的计算.
2005, 54 (3): 1253-1260.
doi: 10.7498/aps.54.1253
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测量孔径尺寸的有限性，在基于空间傅里叶变换的平面近场声全息中会带来窗效应和卷绕误差. 为了克服窗效应和卷绕误差，引入了统计最优平面近场声全息技术. 运用声场叠加原理，证明了统计最优平面近场声全息的理论公式.通过在空间波数域限定kx,ky的取值范围，并离散其确定的空间波数面的途径，提出了一种确定波数矢量的方法.为了克服常规统计最优平面近场声全息技术的应用局限性——全息面一侧的声场必须为自由声场，提出了适用于统计最优平面近场声全息的、基于双全息面测量的空间声场分离技术. 通过实验和数值仿真对理论推导的正确性进行了验证.
2005, 54 (3): 1261-1266.
doi: 10.7498/aps.54.1261
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研究了二维三元周期结构的声禁带加宽现象产生的物理机理. 用有限元方法分别计算了嵌入1，3和5排铁柱和具有橡胶包层铁柱的周期复合结构的声能量传输谱和禁带形成过程. 通过比较二元和三元周期复合结构中的声场分布情况，认为三元样品宽声禁带的形成机理是Bragg反射和局域化共振共同作用的结果，前者在高频段的作用更为明显，而后者在低频段起主要作用.
2005, 54 (3): 1267-1272.
doi: 10.7498/aps.54.1267
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把欠采样的思想用于混沌保密通信系统的设计中，对Lorenz系统及一种典型的超混沌系统的时间序列进行了分析. 研究发现，加密系统的安全性不仅取决于系统维数，而且还与采样间隔的选取有关. 用VWK非线性检验方法和替代数据检验方法对上述混沌加密系统在不同采样间隔时的输出信号进行了检验.
2005, 54 (3): 1273-1278.
doi: 10.7498/aps.54.1273
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实验研究了竖直振动颗粒物厚层中颗粒对容器底部的压力. 发现这种压力是脉冲式的，并表现出受振动加速度控制的倍周期分岔现象. 在颗粒层底部观察到颗粒密堆积在一起的聚集态. 聚集态内颗粒的自由程较小，并像一个整体一样运动.
2005, 54 (3): 1279-1282.
doi: 10.7498/aps.54.1279
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以往的实验研究中，已经知道粗糙边界条件下，二维颗粒流的颗粒流量是以通道中心横向对称分布的，颗粒流横向分布既受通道宽度的影响，同时也受通道斜面倾斜角的影响，而且颗粒在通道两侧的分布明显少于通道中间. 主要研究粗糙边界附近颗粒分布随通道宽度以及通道斜面倾斜角的变化规律. 在稀疏流状态以及保持边界墙体的粗糙度不变的条件下，对应不同通道宽度，粗糙边界附近10d范围内的颗粒流量密度(ξ=ρv)随斜面倾斜角的增大而减小，颗粒流量密度随通道宽度的变化存在一临界宽度Wc；在通道宽度小于Wc时，粗糙墙体附近10d范围内颗粒流量密度ξ随sinθ呈指数衰减，通道宽度大于Wc时，颗粒流量密度ξ_sinθ曲线随θ增大几乎呈线性减小.
流体、等离子体和放电
2005, 54 (3): 1283-1289.
doi: 10.7498/aps.54.1283
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讨论了脉冲激光沉积法中烧蚀阶段熔融前靶材吸收率的变化对于其温度分布的影响. 给出了靶材吸收率随时间的变化规律，并在此基础上，利用较为符合实际的高斯分布表示脉冲激光输入能量密度，建立了相应的热传导方程. 结合适当的边界条件，利用有限差分法，以硅靶材和钨靶材为例，给出了靶材熔融前温度分布随时间和深度变化的演化分布规律，同时对相关过程的物理图像进行详细的讨论.对于吸收率的变化与脉冲激光能量密度的分布对于相应过程的影响，进行了分析讨论. 结果表明，在脉冲激光中间的持续过程中，忽略靶材吸收率的变化对于最终的模拟结果有重要影响，从而导致理论结果与实验数据有较大差异.
2005, 54 (3): 1290-1294.
doi: 10.7498/aps.54.1290
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用声学诊断方法对超短脉冲强激光在空气中传输形成的等离子体通道进行了测量，根据通道不同位置的声音信号，得到了通道的长度和通道内电子密度等信息.
2005, 54 (3): 1295-1300.
doi: 10.7498/aps.54.1295
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基于一维流体力学模型，数值计算研究了大气压下氦气中多脉冲均匀介质阻挡放电的形成原因和性质，分析讨论了所加电压频率、幅值及介质板性质等对多脉冲均匀放电的影响. 模拟结果显示，当放电间隙较小时，由于介质表面积累电荷增加，感应电场增强，在外加电压的每半个周期内，可以形成多个放电脉冲，这些脉冲相应于等时间间隔的分立击穿. 放电间隙越窄，半个周期内形成的脉冲数目越多. 所加电压频率和幅值的变化不仅影响脉冲的幅度，同时也使放电脉冲的数目发生变化，而介质层厚度及介电常数的变化对放电脉冲数目没有明显的影响.
2005, 54 (3): 1301-1305.
doi: 10.7498/aps.54.1301
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利用脉冲高能量密度等离子体技术在室温条件下在45＃钢基材表面沉积了高硬度耐腐蚀(Ti, Al)N薄膜. 利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、俄歇电子能谱分析了薄膜的显微组织.利用纳米压痕仪测试了薄膜的纳米硬度.测试了薄膜在05mol/L H2SO4水溶液中的耐蚀性. 测试结果表明：薄膜主要组成相为(Ti, Al)N，同时含有少量的AlN,薄膜的纳米硬度高达26 GPa,薄膜具有良好的耐蚀性，与1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢相比，耐蚀性提高了一个数量级.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2005, 54 (3): 1306-1312.
doi: 10.7498/aps.54.1306
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假设一双轴性向列相液晶分子简单相互作用模型，利用平均场理论，得到从各向同性相至单轴向列相、单轴向列相至双轴向列相的相变. 结果表明，在一定温度范围内，分子形状的非轴对称性可导致系统双轴向列相的产生. 在核磁共振实验中，导出双轴向列相序参数与谱线分裂频率间的一般关系，并讨论序参数测量性的可能性.
2005, 54 (3): 1313-1319.
doi: 10.7498/aps.54.1313
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以往关于纳米材料热力学的研究，绝大多数以界面的热力学函数表征整体纳米材料的热力学性质，这种近似处理，对于尺寸超过几十纳米的较粗纳米材料，在相变热力学中对特征转变温度和临界尺寸等重要参量的预测，将导致很大误差. 应用“界面膨胀模型”和普适状态方程，研究了纳米晶界的热力学特性，进一步发展了纳米晶整体材料热力学函数的计算模型，给出了单相纳米多晶体的焓、熵和吉布斯自由能随界面过剩体积、温度，以及晶粒尺寸发生变化的明确表达式. 以Co纳米晶为例，分析了界面与整体纳米多晶体热力学函数的差异，确定了相变温度与晶粒尺寸的依赖关系，以及一定温度下可能发生相变的临界尺寸.
2005, 54 (3): 1320-1324.
doi: 10.7498/aps.54.1320
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用分子动力学方法研究了镍基单晶高温合金γ/γ′（001）相界面上三种各具特征的原子堆垛结构. 能量学计算发现，存在最优构型，动力学模拟显示不同构型的界面弛豫后，在相界面上都“成对”出现刃型错配位错. 相关计算表明体系能量、界面形成能及弛豫能都依赖于界面原子堆垛特征，而几何特征则具共性，即不同原子构型的界面具有同一的应力释放模式.
2005, 54 (3): 1325-1329.
doi: 10.7498/aps.54.1325
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引用石墨经验力常数计算碳纳米管声子色散关系时，必须处理由二维平面卷曲形成三维实体纳米管所引入的问题. 报道对一系列扶手椅和锯齿单壁碳纳米管计及卷曲效应的声子色散关系的计算结果. 基于实际的数值计算结果，以及对单壁碳纳米扶手椅、锯齿管结构的对称性分析，讨论了Brillouin区中心Γ点晶格振动模的分类.
2005, 54 (3): 1330-1333.
doi: 10.7498/aps.54.1330
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报道Ge在Ru(0001)表面上生长以及相互作用行为的扫描隧道显微镜（STM）和x射线光电子能谱（XPS）研究. STM的实验结果表明Ge在Ru(0001)表面的生长呈典型的Stranski_Krastanov生长模式，Ge的覆盖度小于单原子层时呈层状生长，而从第二层开始呈岛状生长. XPS测量显示衬底Ru(0001)与Ge的相互作用很弱. Ru(0001)表面的Ru 3d5/2和Ru 3d3/2芯态结合能分别处于2798和2840 eV. 随着Ge的生长，到Ge层的厚度为20个单原子层，衬底Ru 3d芯态结合能减小了约02 eV，而Ge 3d芯态结合能从Ge低覆盖度时的289 eV增加到了290 eV，其相对位移约为01 eV.
2005, 54 (3): 1334-1340.
doi: 10.7498/aps.54.1334
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射频磁控溅射法室温下在Pt/Ti/SiO2/Si上制备非晶Pb(Zr048Ti052)O3薄膜，非晶PZT薄膜分别经常规炉退火(CFA)处理和快速热退火(RTA)处理晶化为（100），（111）不同择优取向的多晶薄膜. 采用x射线衍射测定了薄膜相组分、择优取向度；用原子力显微镜和压电响应力显微镜观察了薄膜表面形貌，以及对应区域由自发极化形成的铁电畴像，观察了不同取向薄膜的电畴分布特征. 结果表明，RTA晶化过程钙钛矿结构PZT结晶主要以PZT/Pt界面处的PtPb化合物为成核点异质形核并类似外延的结晶生长，沿界面结晶速率远大于垂直膜面结晶速率，而CFA晶化样品成核发生在膜内杂质缺陷处，以同质成核为主. 不同的成核机理导致了不同晶面择优取向生长.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2005, 54 (3): 1341-1346.
doi: 10.7498/aps.54.1341
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以4,4′_二巯基联苯分子为研究对象，利用从头计算方法和弹性散射格林函数理论，研究了两个电极之间的距离对分子几何结构和电子结构以及该分子结电输运性质的影响. 计算结果表明，电极距离的不同会改变分子的几何结构和电子结构，从而影响分子体系的电输运特性. 扩展分子的平衡状态不是电子输运的最佳状态，适当调整两个电极之间距离可以改善分子的电输运特性.
2005, 54 (3): 1347-1351.
doi: 10.7498/aps.54.1347
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利用镜像电荷模型，对静电场中单根纳米导线尖端的电势和电场进行计算，得到纳米导线发射体尖端场增强因子表达式为β０＝h/ρ+35. 若考虑极板间距对场增强因子的影响，则场增强因子的表达式调整为β＝〖SX(〗h〖〗ρ〖SX)〗+35+A〖JB((〗〖SX(〗h〖〗d〖SX)〗〖JB))〗3,其中h，ρ分别为纳米导线的长度和半径，d为极板间距，A为常数. 结果表明纳米导线的长径比对场增强因子的影响最显著，而极板间距对纳米导线的场增强因子只有微弱影响，随极板距离的增加而减小.
2005, 54 (3): 1352-1360.
doi: 10.7498/aps.54.1352
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用第一性原理方法对VC(001)清洁表面的构型和电子结构进行了详细研究，与TiC(001)面类似，VC(001)面弛豫后形成表面皱褶，其表层V原子和C原子分别朝体相和真空方向移动. 能带计算结果表明，过渡金属碳化物(001)面的能带结构符合刚性带理论模型. 对于VC(001)面，表面态主要处在-30eV附近，其主要成分为表层C原子的2pz轨道. 此外，以表层V原子的3d轨道成分为主的表面态出现在费米能级附近，由于这些表面态以表面法线方向的轨道(3d２z和3dxz/dyz)为主要成分，因此在表面反应中将起到重要作用，从而体现出与TiC(001)面不同的反应性质.
2005, 54 (3): 1361-1365.
doi: 10.7498/aps.54.1361
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借鉴阻尼谐振子作量子力学处理的研究思想,将介观压电石英晶体等效电路量子化,在此基础上研究了真空态和压缩真空态下,各支路电流和电压的量子涨落.
2005, 54 (3): 1366-1369.
doi: 10.7498/aps.54.1366
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在有限温度和不同磁场下，精确计算了各种鞍形量子点接触中的量子化电导和热功率.量子点接触的形状影响体系的量子化特征.随磁场的增加，量子化电导的台阶加宽，热功率共振峰之间的距离加长，共振峰的数量减少.当温度升高时，电导的量子化被破坏，热功率的峰状结构也逐渐消失.
2005, 54 (3): 1370-1372.
doi: 10.7498/aps.54.1370
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采用脉冲激光沉积技术，在n型SrNb001Ti099O3(SNTO)单晶基片上生长p型YBa2Cu3O7-δ(YBCO)薄膜，制备出YBCO/SNTO pn结.YBCO薄膜是高度c轴织构的超导薄膜，且具有良好的超导电性.YBCO/SNTO pn结具有较好的整流特性和很好的温度与磁场稳定性.
2005, 54 (3): 1373-1377.
doi: 10.7498/aps.54.1373
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研究了深亚微米PMOS器件在负偏压温度(negative bias temperature, NBT) 应力前后的电流电压特性随应力时间的退化，重点分析了NBT应力对PMOS器件阈值电压漂移的影响，通过实验证明了在栅氧化层和衬底界面附近的电化学反应和栅氧化层内与氢相关的元素的扩散，是PMOS器件中NBT效应产生的主要原因.指出NBT导致的PMOS器件退化依赖于反应机理和扩散机理两种机理的平衡.
2005, 54 (3): 1378-1384.
doi: 10.7498/aps.54.1378
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为了研究非平衡磁控溅射沉积系统的等离子体特性，采用常规磁控溅射靶和同轴约束磁场构成非平衡磁控溅射沉积系统.在放电空间不同的轴向位置，Ar放电，02Pa和150V偏压条件下，采用圆形平面离子收集电极，测量不同约束磁场条件下的饱和离子束流密度.研究结果表明，在同轴磁场作用下，收集电极的离子束流密度能达到饱和值9mA/cm2左右，有利于在沉积薄膜的过程中产生离子轰击效应.根据磁流体理论分析了同轴约束磁场形成的磁镜效应和对放电过程的影响机理.实验与模型计算结果的比较表明，模型从理论上表达了同轴磁场约束对非平衡磁控溅射等离子体特性的影响规律.
2005, 54 (3): 1385-1389.
doi: 10.7498/aps.54.1385
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用离子束溅射法制备了锆单层薄膜.用设计新型夹具和预置种子方法，对薄膜中结瘤微缺陷的生长过程进行了研究.在高分辨率光学显微镜和扫描电子显微镜下观察发现，结瘤在其生长初期呈现出分形的特征.用分子动力学和薄膜生长的扩散限制聚集模型，薄膜中结瘤微缺陷成核时的分形现象得到了很好的解释.
2005, 54 (3): 1390-1395.
doi: 10.7498/aps.54.1390
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采用金属有机分解法在p型Si衬底上制备了SrTiO3（STO）薄膜.研究了STO薄膜金属绝缘体半导体(MIS)结构的介电和界面特性.结果表明，STO薄膜显示出优异的介电性能，在10kHz处的介电常数约为105，损耗低于001，这来源于多晶结构和良好的结晶性；MIS结构中的固定电荷密度Nf和界面态密度Dit分别约为15×1012cm-2和(14—35)×1012cm-2eV-1，这主要与Si/STO界面处形成的低介电常数界面层有关.
2005, 54 (3): 1396-1399.
doi: 10.7498/aps.54.1396
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采用真空蒸发的方法制备了PEN材料薄膜，研究了不同外电路参数下薄膜的电双稳特性.发现薄膜从高阻向低阻转变过程所需时间随电流非线性下降，此期间薄膜阻抗也呈现非线性，并对非线性规律作了数据拟合.发现整个跃变过程中存在一种能量效应，即当外加电压超过某一阈值时，该跃迁所需的能量不变.
2005, 54 (3): 1400-1405.
doi: 10.7498/aps.54.1400
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在超高真空系统中制备了Yb275C60薄膜.对样品进行了同步辐射光电子能谱研究.在费米能级以下约5 eV范围内的谱数据由Yb275C60价带（C60分子轨道LUMO，HOMO和HOMO1导出的能带）和芯态（Yb 4f7/2，4f5/2）能级构成.用紫外能区不同能量的入射光子，用C 2p和Yb 4f光电离截面随光子能量的不同变化规律，通过定量拟合，得到了对谱线有贡献的上述各个组分的峰位、峰宽和强度.结果表明，光子能量高于约300 eV时，芯态4f的贡献使得实验结果远远偏离价带的本征态密度分布.因此，研究Yb275C60价态时，应使用能量低于300 eV的光子.对实验和拟合结果分析，发现了类似纯C60的光电离截面振荡现象.振荡幅度相对于纯C60较小，反映了化合物中C60分子的化学环境对光电离截面振荡现象起着不可忽略的作用.
2005, 54 (3): 1406-1409.
doi: 10.7498/aps.54.1406
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研究dp模型的超导性质.可出现dp配对占主导的情形，配对对称性取决于CuO2面内空穴作用的各向异性，可以是纯d波配对，也可以是纯s波配对.CuO2面内各向排斥作用不能导致空穴配对.欠掺杂区域可以出现“预配对”.当库伯对是局域的则不能根据配对函数求超导临界温度.空穴的退局域以及配对参量对称性的演化也能得到理解.
2005, 54 (3): 1410-1414.
doi: 10.7498/aps.54.1410
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通过磁场下热磁曲线的测量，在LaFe114Al16化合物中发现了一个在一定温区内随温度稳定的铁磁相和反铁磁相的共存亚稳态.确定了这个亚稳态能够存在的磁场和温度范围，从而使LaFe114Al16化合物的磁相图更加完善.这个亚稳态的温度稳定性能够很好地解释磁性转变的临界场随温度的变化行为.这个双相共存亚稳态的存在，与LaFe114Al16中的磁性交换作用及晶格畸变所产生的边界相的稳定性有关.
2005, 54 (3): 1415-1419.
doi: 10.7498/aps.54.1415
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用磁过滤脉冲真空电弧沉积方法制备了CoPt(FePt)C纳米复合薄膜，并在不同温度下进行了退火处理，研究了薄膜中碳的含量以及退火温度对薄膜结构与磁性能的影响.制备态薄膜经过足够高的温度退火后，x射线衍射和磁力显微镜分析发现，在碳基质中生成了面心四方相的CoPt(FePt)纳米颗粒.对于特定组分为Co24Pt31C45和Fe43Pt35C22的薄膜，矫顽力以及颗粒尺寸都随退火温度的升高而增大，当退火温度为700℃时，Co24Pt31C45薄膜的矫顽力为21×105A/m，晶粒尺寸为17nm;当退火温度为650℃时，Fe43Pt35C22相应值分别为28×105A/m和105nm.
2005, 54 (3): 1420-1425.
doi: 10.7498/aps.54.1420
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研究二能级原子层宽度对一维共振吸收布拉格反射镜中自感应透明光孤子形成的影响.结果表明：在有限宽度的二能级原子层中仍可激发稳定的移动孤子，其激发条件对原子层宽度依赖不大；然而静止孤子的存在条件却敏感地依赖于原子层的宽度，二能级原子层宽度只有小于某一特定值时，光脉冲才能演化成静止孤子.
2005, 54 (3): 1426-1430.
doi: 10.7498/aps.54.1426
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磁致伸缩和压电层合材料通过磁致伸缩和压电效应的乘积可以获得大的磁电效应.通过材料的力学本构方程，建立了对称磁电层合板磁电耦合的静态力学模型；采用ANSYS 80多物理场有限元分析软件，对层合结构的磁电转化效应进行了数值计算，并与理论计算值进行了对比.研究结果表明：磁致伸缩/压电的厚度比增加使磁电电压系数增大；所推导的磁电电压系数公式的计算值与等效电路模型推导的公式计算值符合很好；有限元数值计算结果介于两种模型的计算结果之间.
2005, 54 (3): 1431-1436.
doi: 10.7498/aps.54.1431
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讨论非负最小二乘（NNLS）法和非线性拟合在分析处理核磁共振（NMR）弛豫数据中的应用.同时将二者结合，提出用NNLS的反演结果来设定非线性拟合初值的方法，并用计算机模拟和实验证明了该方法在分析处理NMR弛豫数据中的有效性.
2005, 54 (3): 1437-1441.
doi: 10.7498/aps.54.1437
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利用扫描力显微术的压电响应模式，并基于逆压电效应原理，研究了梯度组成的PZT铁电薄膜纳米尺度铁电畴的场致位移特性.获得了源于纳米尺度铁电畴的压电效应和电致伸缩效应贡献的场致位移回滞线，以及源于线性压电效应和电畴反转效应综合贡献的纳米尺度压电位移场强蝶形曲线，证实了CaspariMerz理论在纳米尺度上的有效性.发现了梯度铁电薄膜存在纳米尺度印刻现象，认为该现象的内因源于薄膜中的内偏场.
2005, 54 (3): 1442-1446.
doi: 10.7498/aps.54.1442
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制备了成分相同的Er3+/Yb3+共掺氟氧化物玻璃和氟氧化物玻璃陶瓷样品，x射线衍射谱和荧光光谱表明热处理后玻璃陶瓷中形成了纳米结构的微晶，根据JuddOfelt理论计算和差热曲线分析，证实稀土离子掺入PbF2微晶中.分别计算了热处理前后微晶态部分在玻璃体中所占的比例.
2005, 54 (3): 1447-1451.
doi: 10.7498/aps.54.1447
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不同剂量的N离子被注入到化学气相沉积金刚石膜内，研究了表面结构及场发射特性的变化.Raman谱和x射线光电子能谱分析表明，N离子的注入破坏了金刚石膜表面原有的sp3结构，并在膜内形成大量的sp2 C—C 和sp2 C—N 键.样品的场发射测试显示N离子的注入显著提高了金刚石膜场发射特性，膜的场发射阈值电场从注入前的18 V/μm下降到注入后的4 V/μm.金刚石膜场发射特性的提高归因于N离子注入后膜内sp2 C键含量的增加和体内缺陷带的形成，这些变化能改变膜的表面功函数，提高Feimi能级，降低电子隧穿表面的能量势垒.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2005, 54 (3): 1452-1456.
doi: 10.7498/aps.54.1452
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用化学方法制备了一种规则的片状三角形银纳米颗粒，边长为100±10nm，厚度约为30nm.紫外可见光谱分析表明了三角形银纳米颗粒形貌的完整性.颗粒表面修饰的有机分子，使三角形银纳米颗粒在碳膜上自组织形成二维单层膜，在硅片上形成高取向银膜，该银膜对吡啶分子具有很强的表面增强拉曼散射效应，增强因子可达108.
