Vol. 56, No. 11 (2007)
2007年06月05日
总论
2007, 56 (11): 6169-6172.
doi: 10.7498/aps.56.6169
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研究了一个强非线性发展方程. 利用同伦映射方法，首先构造了相应的同伦变换；其次选取了适当的初始近似；再用迭代方法得到了孤波的任意次精度的近似解.
2007, 56 (11): 6173-6177.
doi: 10.7498/aps.56.6173
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分析了非线性双稳系统在高、低两种不同频率信号作用下的动力学特性，给出了高频信号参数与双稳系统输出信号的信噪比和功率谱放大率关系的解析表达式，提出了基于振动共振的随机共振控制方法.理论分析和数值仿真结果表明，通过调节高频信号的幅值或频率大小，能有效地控制双稳系统输出信号的信噪比和功率谱放大率.
2007, 56 (11): 6178-6182.
doi: 10.7498/aps.56.6178
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运用φ映射拓扑流理论研究了Jackiw-Pi模型中的自对偶方程，得到一个静态的自对偶解满足带有δ函数项的刘维尔方程, 从而得到了一个完整的带有拓扑信息的涡旋解,自然给出了磁通量子化.
2007, 56 (11): 6183-6187.
doi: 10.7498/aps.56.6183
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研究相空间中非完整可控力学系统的对称性摄动与绝热不变量. 列出相空间中未受扰非完整可控力学系统的形式不变性导致的Noether守恒量. 基于力学系统高阶绝热不变量的定义，研究小扰动作用下相空间中非完整可控力学系统的形式不变性摄动与绝热不变量，给出了精确不变量与绝热不变量存在的条件与形式，并举例说明结果的应用.
2007, 56 (11): 6188-6193.
doi: 10.7498/aps.56.6188
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研究事件空间中单面非Chetaev型非完整系统的Mei对称性和Mei守恒量.建立系统的运动微分方程,给出系统Mei对称性、弱Mei对称性、强Mei对称性的定义和判据,得到系统Mei守恒量的存在条件以及Mei守恒量的表达式.举例说明结论的应用.
2007, 56 (11): 6194-6198.
doi: 10.7498/aps.56.6194
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建立一类含非线性弹性力的二端面转轴相对转动非线性动力学方程.对相对转动非线性自治方程进行定性分析，研究方程的稳定性.用参数变换法求得相对转动非线性非自治方程在强迫激励下的高次近似解.
2007, 56 (11): 6199-6203.
doi: 10.7498/aps.56.6199
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对几何相位的伽利略变换性质结果表明：通常实验中所测量体系的几何相位的确是伽利略不变的.但一般量子体系的几何相位不具有伽利略不变性.还仔细考察了几何相位在伽利略boost作用下变化的物理起源.文章最后通过对假想实验的分析，进一步证明几何相位对参考系的依赖并不意味着相应物理可观测量的非伽利略协变性.
2007, 56 (11): 6204-6208.
doi: 10.7498/aps.56.6204
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在任意l波的离心项1/r2用λ2e-λr/(1-e-λr)2近似表达的条件下，对Hulthén势的径向Schrdinger方程作自变量指数变换，使此转化为超几何微分方程，获得了Hulthén势s波散射态的精确解和非s波散射态的近似解析解.给出了相移的解析表达式和按“k/2π标度”归一化的用超几何函数表示的径向波函数.讨论了解析解的意义.
2007, 56 (11): 6209-6213.
doi: 10.7498/aps.56.6209
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采用半经典散射矩阵方法研究外磁场中高里德伯态双原子分子在能量范围为77010—77050cm-1的回归谱.通过引进模型势简化强磁场中NO分子的高里德伯电子的势函数,找出其在核转动量子数分别为N=1,3,5的三个通道中的闭合轨道,重点分析了强磁场中NO分子的长程散射矩阵元实部的傅里叶变换谱与闭合轨道之间的一一对应关系.
2007, 56 (11): 6214-6219.
doi: 10.7498/aps.56.6214
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给出基于非正交态的量子保密模加法方案，允许累加者把一个数保密地累加在一个未知数上.提出的保密多方量子求和方案对于窃取者是渐进安全的，n-1方的共谋攻击不会使得另一方泄露全部信息.
2007, 56 (11): 6220-6223.
doi: 10.7498/aps.56.6220
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通过求解简谐势场中的广义量子朗之万方程，得到平均能量的精确表达式.由于简谐速度噪声与简谐噪声功率谱的不同特点，两种内部噪声驱动的谐振子在简谐外力的作用下具有不同的共振特征.这些特征可用来检验两种噪声.
2007, 56 (11): 6224-6229.
doi: 10.7498/aps.56.6224
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针对一类不确定混沌系统设计了基于快速模糊干扰观测器的鲁棒terminal滑模控制方案.首先通过设计快速模糊干扰观测器，克服了传统模糊干扰观测器在误差较小时收敛速度慢的缺点.然后严格证明了在存在未知干扰和不确定的情况下，同步误差及观测器误差均在有限时间内收敛到非常小的区域.最后对Duffing-Holmes混沌系统进行仿真，结果表明了所设计干扰观测器的优越性和闭环控制方案的有效性.
2007, 56 (11): 6230-6237.
doi: 10.7498/aps.56.6230
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提出了一个新的混沌系统,研究了其基本动力学特性.设计了实现该系统的混沌电路,电路实验结果验证了系统的混沌行为.根据Lyapunov稳定性理论,采用自适应backstepping控制方法,把系统控制到一个有界点.数值仿真证明了该方法的有效性和可行性.
2007, 56 (11): 6238-6244.
doi: 10.7498/aps.56.6238
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利用主动控制同步法设计合适的非线性反馈控制器，实现两个相同的四维混沌系统的同结构广义投影同步，以及实现两个不同的新型四维混沌系统异结构广义投影同步.通过改变广义投影同步的比例因子，获得任意比例于原驱动混沌系统输出的混沌信号.数值仿真表明了所设计的控制器有效性和理论推导的正确性.
2007, 56 (11): 6245-6249.
doi: 10.7498/aps.56.6245
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估计混沌系统的未知参数是混沌控制与同步中必须解决的关键问题.针对两种不同类型的时滞混沌系统中的未知参数的辨识问题，将系统的未知参数看作系统的未知状态，利用非线性状态观测器理论进行参数估计，通过选取观测器中非线性增益函数，使得闭环误差系统指数或渐进稳定，从而给出参数估计器存在的充分条件.以典型的时滞Logistic系统为例进行了数值模拟，数值仿真结果表明，使用该方法可以对时滞混沌系统的未知参数进行有效地估计.
2007, 56 (11): 6250-6257.
doi: 10.7498/aps.56.6250
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提出了混沌同步有限时间实现问题.应用全程滑模控制技术，选择指数型终端滑模趋近律来设计滑模控制器，以实现一类混沌系统的状态同步.该设计方案针对混沌系统的参数不确定性和外界扰动，引入模糊基函数网络，在线估计不确定性和外部扰动的界值.同时该方案消除了滑模控制的到达阶段，状态始终保持在滑模面上，并能在有限时间内趋近于原点.最后以Duffing系统为例研究验证同步策略的可行性和有效性.
2007, 56 (11): 6258-6262.
doi: 10.7498/aps.56.6258
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研究了如何利用Washout滤波器的混沌控制技术来控制Colpitts振荡器中的混沌.首先得到振荡电路的归一化状态方程及基于Washout滤波器技术的控制方程，然后通过调整滤波器的控制参数，将混沌状态的Colpitts振荡器控制到稳定平衡点或周期振荡状态，最后分析了控制结果，进行了数值仿真，验证了该控制方法的有效性.
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2007, 56 (11): 6263-6269.
doi: 10.7498/aps.56.6263
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研究了一类具有死区饱和输入的不确定时滞混沌系统的跟踪问题.基于滑模控制原理，提出了一种自适应控制的新方案.该方法不仅克服了已有结果的设计缺陷，还取消了死区斜率已知和死区对称的假设，并从理论上分析证明了跟踪误差渐近收敛到零.最后，Duffing-Holme系统的仿真结果表明了该方案的有效性.
2007, 56 (11): 6270-6274.
doi: 10.7498/aps.56.6270
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提出一种多径衰落信道下DCSK通信系统的延迟合并接收方案. 理论分析和仿真结果证实了该方案的误码性能. 结果表明，和原DCSK通信系统相比，使用了延迟合并接收方案的DCSK通信系统误码性能有所提高；不同接收路径延迟对应的误码性能基本相同；各接收路径采用等增益合并方式时误码性能最好；其理论上限随着接收路径数增加而逐渐降低.
2007, 56 (11): 6275-6281.
doi: 10.7498/aps.56.6275
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引入输出延迟反馈控制(time-delay feedback control, TDFC)到峰值电流控制BOOST变换器中，构建了被控系统的离散迭代模型，获取相应的Jacobian矩阵表达式.通过分析变换器在平衡点的变化规律及Jacobian矩阵特征值轨迹，确定出控制系统混沌到单周期态的TDFC反馈增益范围，并依据状态变量和占空比的收敛情况讨论了系统的稳态和动态性能，实现了对TDFC控制参数优化选择.仿真结果证实了所提控制方式的有效和理论分析的正确.
2007, 56 (11): 6282-6287.
doi: 10.7498/aps.56.6282
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应用250步混沌强度分析Lorenz系统，分别对3维和x分量进行了计算表明，250步混沌强度与Lorenz系统的参数有明显关系.计算了正常人的窦性心率的250步混沌强度，得到了它与年龄的关系：y=6.4623-0.0496x，相关系数为-0.669，这一结果支持了Goldberger的观点，如果人的250步混沌强度照此规律衰减，将在130岁降到0.
2007, 56 (11): 6288-6293.
doi: 10.7498/aps.56.6288
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研究了超混沌系统的广义同步化问题.基于Lyapunov稳定性理论，提出了一种新的线性及非线性广义同步方案，并从理论上证明了该方案的可行性.该方案不仅可以实现相同维数超混沌系统之间的广义同步，而且对于不同维数的系统之间的广义同步问题同样适用.合理地构造误差增益矩阵，即可实现驱动系统和响应系统之间的广义同步.数值模拟实验进一步验证了所提方案的有效性.
2007, 56 (11): 6294-6300.
doi: 10.7498/aps.56.6294
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提出一种新的基于辛几何谱的时间序列确定性检测方法，通过计算原始时间序列及其替代数据的辛几何谱，利用非参数Mann-Whitney 秩和检验方法，可有效地辨别确定性混沌过程和随机过程.通过对常见的随机过程，Lorenz，Rssler，Mackey-Glass，高维耦合方程的仿真检验，说明了方法的有效性. 并通过用Santa Fe测试集中两个序列检验了其对实际时间序列的适用性，最后研究不同数据长度和不同强度噪声对该方法性能的影响说明了其鲁棒性.
2007, 56 (11): 6301-6306.
doi: 10.7498/aps.56.6301
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提出了一种新的混沌中继系统，该系统基于光电负反馈的激光混沌串联同步.对该系统的同步性以及激光器内部参数失配对其同步性的影响进行了研究，并与基于光反馈的激光混沌串联同步系统进行了比较.研究结果表明：当系统参量满足一定条件时，该系统能实现完全同步；当激光器内部参数失配时，其混沌同步性会受到一定的影响，但该系统的混沌同步性对参数失配的容忍性要比基于光反馈的系统好得多.
2007, 56 (11): 6307-6314.
doi: 10.7498/aps.56.6307
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建立了电容耦合本征约瑟夫森结阵列在电路仿真软件PSpice中的模型，利用这个模型对恒定电流驱动下的本征约瑟夫森结阵列进行了仿真研究.通过与不存在电容耦合的本征约瑟夫森结的时域波形、频谱、分维和相图等结果的对比，发现了本征约瑟夫森结阵列中的混沌行为.这一发现对于本征约瑟夫森结的理论和应用研究有重要的意义.
2007, 56 (11): 6315-6320.
doi: 10.7498/aps.56.6315
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采用随机模拟方法对体系的化学朗之万方程进行了数值模拟，考察了二维耦合细胞体系中，细胞的丛状化分布对于因内噪声作用而产生的尺度选择效应所带来的影响.研究发现，当体系处于Hopf分岔点附近时，由于耦合作用使得处于最佳状态的一定数目的细胞呈现丛状化聚集在一起，而这种丛状化分布的“团队精神”可以极大地提高体系的工作效率，表现为体系对外界刺激信号的响应能力(信噪比)达到极大值.同时还观察到，体系对外界刺激最为敏感时对应的最佳细胞丛尺度大小不随耦合强度的改变而变化，而体系输出信号的信噪比，随着耦合强度的增加有增大趋势.这些现象表明，细胞的丛状化分布将极大地增强细胞中钙离子信号对外界刺激的响应效果.生物体系本身可能具有这种特性，并利用它来改善和提高感受外界信息的能力.
2007, 56 (11): 6321-6325.
doi: 10.7498/aps.56.6321
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日常路径选择是一个长期的、多体参与的非合作博弈过程.基于多智能体环境，对交通信息公开和不公开两种路径更新规则进行了模拟研究，结果表明，信息公开比不公开能够使路径流量更快地演化到logit随机用户均衡状态，但若对信息的依赖程度过大，则可能导致系统振荡；出行者完全依靠自身经验完成路径选择也可以使系统演化至稳定态，但代价是演化效率太低.因此，既要公开交通信息，又要注意合理使用信息.
2007, 56 (11): 6326-6333.
doi: 10.7498/aps.56.6326
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采用动态形成权重网络的方法，研究了在演化过程中新增边具有加速连接情况下权重网络的拓扑特性和强度分布，给出了节点强度与度的解析表达式.分析表明，加速演化的权重模型具有明显的无标度特性.再者，只要权重网络的边权重服从某一概率分布，则在演化过程中强度择优连接与度择优连接对于网络的度分布没有影响，且与具体的概率分布无关.
2007, 56 (11): 6334-6339.
doi: 10.7498/aps.56.6334
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利用二维ensemble-Monte Carlo方法模拟了直流偏置的半绝缘GaAs(SI-GaAs)光电导开关在飞秒激光脉冲触发下的两种工作模式.结果表明：当偏置电场低于耿氏电场(GaAs为4.2kV/cm)时，开关输出电脉冲呈线性模式；偏置电场超过耿氏电场但触发光脉冲能量低于光能阈值，光电导开关仍然表现出线性工作模式；当偏置电场和触发光脉冲能量都超过非线性模式(“lock-on”模式)所需阈值，开关呈现非线性模式；在光子能量较高的激光脉冲触发下，开关非线性模式所需光能阈值降低.非线性工作模式源于光生载流子发生谷间散射，并在开关体内局部区域形成高场区，电场变化大，弛豫时间长，电脉冲呈现非线性.
2007, 56 (11): 6340-6344.
doi: 10.7498/aps.56.6340
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使用化学胶体法合成了CdSe量子点，研究了样品的荧光量子产率，发现随CdSe量子点粒径的增大，荧光量子产率存在先增大后减小的现象.研究了CdSe量子点的色度学特性，通过对不同尺寸、不同粒径分布范围的CdSe量子点色度坐标的计算，讨论了粒径分布范围对其荧光颜色饱和度的影响，解释了为何难以获得高颜色饱和度的绿光量子点.利用红、蓝两种不同尺寸的量子点配制出白光样品，提出了估计配色后样品色度坐标的经验公式，结果显示白光样品色度坐标的实验值与经验公式估计值基本一致.
2007, 56 (11): 6345-6351.
doi: 10.7498/aps.56.6345
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基于Hamaker假设、Lennard-Jones势能定律及经典弹性理论建立了一种新型的球体与平面黏着接触的弹性模型，该模型显示黏着力在原子力显微镜(AFM)针尖趋近和撤离样品表面，即加载和卸载的两个过程中存在黏着滞后现象，表明了AFM在轻敲工作模式中存在能量耗散.同时，根据所建的黏着接触弹性模型，建立了AFM在轻敲工作模式下的动力学模型，研究了AFM在轻敲工作模式下的振动幅度、相位差及耗散功率随针尖与样品表面间距的变化规律，仿真结果与现有的实验结果相一致.
2007, 56 (11): 6352-6357.
doi: 10.7498/aps.56.6352
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通过热蒸发方法成功制备出CdS0.65Se0.35纳米带，得到的纳米带表面光滑，宽度厚度均一，表现出很高的结晶质量.使用近场光学显微镜对纳米带室温下的带边荧光波导和光致荧光近场光谱进行研究.发现CdS0.65Se0.35纳米带呈现良好的光波导的特性；同时通过近场光学显微镜得到的空间分辨光谱，发现随着传播距离的增大，纳米带的光致荧光光谱有持续的红移现象.这种光谱红移现象是带间跃迁过程中带尾态的吸收效应引起的，并作了光谱带尾态吸收的理论模拟与实验结果进行比较.光波导传输过程中光谱的变化反映了信息在整个传导过程中的情况，体现了信息传递过程中的稳定性和有效性.三元合金材料CdS0.65Se0.35纳米带的波导和光谱性质研究，对于其他组分可调的三元合金纳米结构的制备和研究，及发展新型的纳米功能器件有重要意义.
原子和分子物理学
2007, 56 (11): 6358-6366.
doi: 10.7498/aps.56.6358
摘要 +
研究了囚禁在光晶格中的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)形成的原子自旋链中的相干非线性自旋波的激发与调制不稳定性.通过解析分析，得到了调制不稳定性的一般判据以及其对原子自旋的长程耦合的依赖关系.在蓝失谐和红失谐光晶格的情况下，分别具体分析了长程非线性自旋耦合，包括光诱导的和静磁诱导的偶极-偶极相互作用对相干自旋波调制不稳定性的影响.
2007, 56 (11): 6367-6372.
doi: 10.7498/aps.56.6367
摘要 +
利用解析和数值方法计算了Z形磁阱的囚禁势，发现当囚禁中心和芯片表面距离较远时(该距离和Z形线中部导线的一半长度相差不超过一个量级)，势阱的深度不能近似表示成偏置磁场By对应的能量，而要减去囚禁中心的势能高度；而增加By进行磁阱压缩到一定值时，势阱深度反而会下降.此外介绍了原子芯片的制作方法，以及利用原子芯片上Z形磁阱囚禁中性87Rb原子的实验装置和实验过程.最终有2×106个87Rb原子被转移到Z形磁阱中.
2007, 56 (11): 6373-6377.
doi: 10.7498/aps.56.6373
摘要 +
基于振幅调制的超冷铯原子高分辨光谱的实验研究，用相对于铯分子6S1/2+6P3/2离解限红失谐的光缔合激光作用于磁光阱中超冷铯原子，观察到通过光缔合产生的激发态超冷分子.在实验中，为了得到高信号-噪声比的光缔合光谱，利用声光调制器对俘获光进行振幅调制，将探测到的超冷铯原子的荧光信号利用lock-in技术解调.同时利用密度矩阵方程系统地分析了实验结果.
2007, 56 (11): 6378-6385.
doi: 10.7498/aps.56.6378
摘要 +
研究了低能电子入射单电离He原子的二重微分截面(DDCS)，通过对散射电子三重微分截面在全空间的角度积分得到敲出电子的DDCS.分别用DS3C模型和BBK模型计算了入射能为26.3，28.3，30.3，32.5，34.3，36.5和40.7eV时，低能电子入射电离He原子的DDCS；研究表明：DS3C的计算结果，除在低入射能(比如26.3eV)和小敲出角之外，均能与绝对测量的实验结果较好地符合.此外，对直接和交换效应也进行了研究，给出了交换效应对截面的贡献.
2007, 56 (11): 6386-6392.
doi: 10.7498/aps.56.6386
摘要 +
利用适用于低能电子入射的反应显微成像谱仪，对电子入射He原子近阈值下的双电离过程进行了研究，实验测量了反应后3个粒子的全部动量，获得了出射电子间的关联信息.主要介绍近阈值下的双电离实验装置及实验技术，集中分析反应后出射电子的动量能量关系，对描述近阈值双电离的Wannier理论进行了检验，发现在入射电子能量为106eV时，实验结果具有Wannier理论预言的性质.
唯象论的经典领域
2007, 56 (11): 6393-6397.
doi: 10.7498/aps.56.6393
摘要 +
采用Rayleigh-Ritz方法和多项式表示对脊加载椭圆波导的传输特性进行了分析.数值计算与电磁仿真软件结果能很好地符合.研究了不同尺寸对脊波导带宽的影响，对这类结构的优化具有指导意义.
2007, 56 (11): 6398-6402.
doi: 10.7498/aps.56.6398
摘要 +
基于电磁场理论，推导了无耗非线性左手材料中二次谐波的曼利－诺关系，及相位匹配条件下正向基波与逆向二次谐波的能量转换过程及其空间分布.验证了可将无耗非线性左手材料的入射面作为反射镜，把能量以二次谐波的形式反射.同时分别给出有限厚度介质板中基波和二次谐波的场强分布数值结果，验证了结论的正确性.最后从相位失配角度说明了相位匹配是分析非线性左手材料二次谐波的重要条件.这为研究左手材料的非线性理论奠定了基础.
2007, 56 (11): 6403-6407.
doi: 10.7498/aps.56.6403
摘要 +
利用有限时域差分法研究了一种二维蜂窝格子光子晶体的远场亚波长成像特性，发现和折射率为-1时的负折射成像规律符合得很好.但是由于晶格结构本身的特性，入射光以大角度入射时，这种结构的耦合效率很低，影响了像的强度和质量.通过适当改变界面上介质柱的半径的方法可以提高耦合效率，进而有效提高成像的质量和强度.
2007, 56 (11): 6408-6412.
doi: 10.7498/aps.56.6408
摘要 +
研究了调频微片Nd：YAG激光器的光回馈特性.在没有光回馈的情况下，激光频率每改变一个纵模间隔，激光器输出功率变化一个条纹.有光回馈时，同时改变激光频率和外腔相位，激光器输出功率波动频率正比于内、外腔长度之比.基于三镜腔等效模型的理论分析和实验结果相符合.并且讨论了这一现象在精密测量领域的潜在应用.
2007, 56 (11): 6413-6419.
doi: 10.7498/aps.56.6413
摘要 +
基于辐射度学、电磁与偏振理论和傅里叶变换光谱学理论，从理论和实验上对超小型稳态偏振干涉成像光谱仪的信噪比进行了深入地分析与讨论.推导出了其信噪比的理论计算公式；采用计算机模拟给出了傍轴条件下信噪比随入射角的变化规律；深入分析了偏振干涉成像光谱仪所特有的偏振化方向对信噪比的影响.在调制度等于0.6，0.7，0.8，0.9，1.0时，给出信噪比随偏振器光轴偏角的变化关系，并给出最优化值.在最优化情况下，采用计算机模拟得出了信噪比随探测器像元数的变化规律，与干涉成像光谱实验结果完全相符.理论与实验结果表明，该偏振干涉成像光谱仪在高调制度的情况下具有高通量、高信噪比的显著特点，适合于航空航天、远距离目标和微弱信号的探测.该研究为新型偏振干涉成像光谱技术的研究和新型成像光谱仪的设计、研制和工程化提供了重要的理论依据和实践指导.
2007, 56 (11): 6420-6426.
doi: 10.7498/aps.56.6420
摘要 +
利用全量子理论，研究了M个二能级原子分别与M个多模光场依赖于强度耦合的相互作用过程.结果表明，控制原子穿越腔场的时间，能够实现量子纠缠信息的传递与保持，即t1=π/(2λ)时，原子和腔场中的纠缠态可以相互交换，其结果利用数值计算原子纠缠度得以证明；当t2=π/λ时，原子和腔场中的纠缠态可以各自保持.
2007, 56 (11): 6427-6433.
doi: 10.7498/aps.56.6427
摘要 +
提出了一种基于双模压缩态的量子密钥分发方案，采用Shannon信息论分析了该协议抵抗光束分离攻击的能力，得到秘密信息速率与压缩因子、信道参数之间的解析表达式，双模压缩态的模间关联性保证了该方案的安全性.
2007, 56 (11): 6434-6440.
doi: 10.7498/aps.56.6434
摘要 +
基于差分编码方式提出一种改进方案.在Alice端用光纤马赫-曾德干涉仪产生双脉冲差分信号；在Bob端，用双法拉第反射式麦克尔逊干涉仪代替光纤马赫-曾德干涉仪，这种干涉仪能自动补偿环境引起的偏振抖动和光纤双折射引起的相位漂移，从而提高系统稳定性.双协议(即双脉冲差分协议联合BB84协议)的使用，增强了系统的安全性.该系统具有高效、安全、简洁、稳定等优点，在实验上实现了长期稳定的密钥分发和量子保密通信，误码率<5%，传输距离达80km.
2007, 56 (11): 6441-6445.
doi: 10.7498/aps.56.6441
摘要 +
多能级系统中的vacuum-induced coherence(VIC)效应是一种重要的量子干涉效应，研究了VIC效应导致的系统电磁感应透明现象，并且改变了系统的吸收、增益和色散等性质，分析了在发生VIC效应时系统能级粒子数分布规律.另外，考虑复数拉比频率的相位变化时系统可呈现出光学双稳态效应.
2007, 56 (11): 6446-6450.
doi: 10.7498/aps.56.6446
摘要 +
研究了负折射率材料介质板间的Casimir效应.对于负折射率材料中由Drude-Lorentz型色散关系描述的介电常数和磁导率，色散曲线中负值频带的曲线结构由各色散吸收参数所决定，色散曲线负值频带宽度和负区域的深度等性质的变化影响了介质材料板的反射特性，进而对两材料板间的Casimir效应强弱起着重要的作用.
2007, 56 (11): 6451-6456.
doi: 10.7498/aps.56.6451
摘要 +
利用半经典理论，对脉冲光学抽运重水气体产生THz激光信号过程进行分析，对其中抽运光强度与输出THz信号光之间的关系进行了数值计算和求解，结果表明，THz信号出射光强度跟抽运源入射光强度之间不满足简单的线性关系，而是呈现高阶的非线性关系.在工作介质腔长、气压和工作温度一定的条件下，存在最佳抽运光强度，在一定的抽运光强范围内，THz信号出射光强度与抽运源入射光强度的关系呈现近似线性的增长关系，抽运光能量和信号光能量之间的转换效率相对较高，当抽运光强超过一定值时，由于瓶颈效应的发生会导致THz输出信号的逐步减弱，并产生一定的频率调谐范围.
2007, 56 (11): 6457-6462.
doi: 10.7498/aps.56.6457
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基于射线追踪法，推导了外腔半导体激光器的连续输出谱的隐函表达式.在此基础上，结合载流子速率方程，对超短外腔半导体激光器的输出谱及P-I特性进行了研究.结果表明：当外腔长度发生波长量级的变化时，超短外腔激光器的P-I特性将发生显著变化；随着外腔长度的变化，超短外腔激光器的激射波长在10nm范围内呈周期性跳变，当外腔长度介于40μm—70μm范围内，激射波长跳变范围最大.理论模拟结果与实验报道结果符合.
2007, 56 (11): 6463-6467.
doi: 10.7498/aps.56.6463
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实验演示了光谱分辩条纹相机法测量高能啁啾脉冲特性，该方法不仅可以用于测量纳秒量级的放大啁啾脉冲，还可以实时监测压缩器的调节.通过实验证实百焦耳PW演示平台输出的百焦耳量级的纳秒啁啾脉冲具有可压缩性.
2007, 56 (11): 6468-6472.
doi: 10.7498/aps.56.6468
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基于非线性耦合波理论分析了三倍频过程中群速度之间的关系，推导出三波混频条件下的群速匹配关系式.对超短脉冲在Ⅱ类KDP晶体中的混频过程进行了模拟分析，结果表明：当三波(基波ω，谐波2ω和3ω)的群速度满足该匹配关系式时，三倍频(3ω)的带宽和转换效率均可达最大值；而随着三波群速度对该关系式的偏离逐渐增大，带宽变窄、转换效率下降.导出的三波群速匹配关系式对寻找合适的色散晶体和选择有效的匹配措施、实现宽带三次谐波转换具有指导意义.
2007, 56 (11): 6473-6479.
doi: 10.7498/aps.56.6473
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利用一种扩展的双曲函数级数方法求解超常介质中的传输方程，得到了各种不同情形下的暗孤子解，分析了可控自陡效应和二阶非线性色散效应对孤子形成和传输特性的影响.结果表明，超常介质中负的自陡效应使得暗孤子的中心位置随传输距离向脉冲前沿方向漂移，与常规介质中自陡效应(恒为正)的作用相反；特别是，由于二阶非线性色散的作用，使得在没有线性群速度色散的情形下同样可形成孤子，而且在反常线性色散情形也可形成暗孤子.
2007, 56 (11): 6480-6485.
doi: 10.7498/aps.56.6480
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通过对一种具有谐振结构的左右手传输线进行了数值仿真和分析，从有效磁导率和介电常数及色散关系来说明其奇异的传输特性.把这种左右手传输线用作漏波天线并测量了在不同频率点的方向图，从而实验上验证了这种特殊结构在不同的频率范围内可以实现一个左手性通带，也可以实现两个左手性通带.对这种结构传输特性的研究，有助于其在漏波天线方面的应用.
2007, 56 (11): 6486-6489.
doi: 10.7498/aps.56.6486
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根据热传导原理，在拉制微结构光纤(MSF)时，在高温区中，MSF预制棒的包层内不同位置加热的温度也不一样，且由表面往中心方向温度逐渐下降，温度梯度随MSF预制棒下棒速度的加快或包层空气填充率的减少而增大.由于材料的表面张力和黏度系数都是温度的函数，因此将MSF预制棒拉细成MSF时，实际所得到的MSF结构，并非是预制棒等比例的缩小，而是温度越高的空气孔形变量越大.为得到符合设计要求的MSF，就必须将MSF预制棒包层空气孔尺寸按温度变化规律设计，从而消除由于加热温度的非均匀性对拉制的MSF包层空气孔所产生的影响.
2007, 56 (11): 6490-6495.
doi: 10.7498/aps.56.6490
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分析并验证了光纤反射器的透过率在［0，1］范围内与耦合器耦合比偏离50∶50的程度呈二次曲线关系.环形腔中光纤的弯曲对透过率的影响不大，然而径向挤压和扭转通过双折射对透过率的影响比较明显，环境温度则通过耦合比来影响透过率.宽带3dB耦合器构成的反射器，对宽带光波几乎具备“全反射”功能.透过光形成的初期会出现一个脉冲，脉冲的上升沿时间和下降沿时间随入射光强的增加而缩短，脉宽与稳态输出光强则随入射光强的增加而增大.
2007, 56 (11): 6496-6502.
doi: 10.7498/aps.56.6496
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将Fourier-Bessel级数引入KZK方程的求解，用于计算黏滞媒质中零阶Bessel型超声场的二次谐波声场，得到其级数形式的解析解，并由此得出二次谐波声场在近场分布的一个新结论.设声源表面声压分布为J0(α0r)，则二次谐波声压在近场的径向分布服从J20(α0r)函数规律.这一结论合理解释了相关的实验结果，表明二次谐波声场在近场和远场有不同的径向分布，从而解决了非线性Bessel型超声场二次谐波的近场分布问题.研究还发现二次谐波声场具有类似基波声场的有限衍射特性.给出了一个数值计算和仿真实例.
2007, 56 (11): 6503-6507.
doi: 10.7498/aps.56.6503
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采用数值模拟方法，研究了高度和宽度比为1∶10的狭长矩形腔内的水平自然热对流. 根据对瑞利数(Rayleigh数)Ra在104 Ra11内情形的计算结果，将流动分为三个不同的区间：线性区、连续过渡区、1/5次幂律区. 虽然流量和努塞尔数(Nusselt数)Nu随瑞利数的变化都包括了三个参数演化区间，但从一个区间到另外一个参数区间的转变时并不是同步的，其中努塞尔数的转变总是超前流量的转变. 对比前人的研究发现，流量1/3次幂律的结果是由于瑞利数不够高所致. 此外，模拟结果也表明Siggers等的理论分析过高估计了热通量强度，实际的温度边界层内努塞尔数和瑞利数为1/5次幂律关系.
2007, 56 (11): 6508-6513.
doi: 10.7498/aps.56.6508
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通过自行研制的光纤传感器对不同黏度液体中材料靶后的力学作用进行研究，获得了液体黏度变化对等离子体烧蚀力、射流冲击力及空泡生存周期的影响. 实验结果表明：液体黏度相同时，靶材所受冲击力幅值随作用激光能量的增加单调上升；液体黏度增加时，靶材所受的冲击力减小，靶材的空化空蚀程度亦减小；受液体黏度增大的影响，空泡膨胀或收缩过程减缓，相应的生存周期也增大. 此外，对空泡溃灭周期公式进行修正, 结果表明修正后的理论估算值与实验值的一致性较好.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2007, 56 (11): 6514-6520.
doi: 10.7498/aps.56.6514
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将生长得到的Cd0.9Zn0.1Te晶体在Cd气氛下及不同的温度条件下进行了退火处理. 借助已建立的退火处理过程中Cd1-xZnxTe晶体材料电阻率及导电类型变化和扩散杂质的扩散系数之间关系的模型，结合实验数据，获得了1073K，973K和873K下Cd在Cd0.9Zn0.1Te晶体中的扩散系数，并估算了其激活能. 通过使用获得的扩散系数，研究了在不同温度及饱和Cd气氛下，退火时间对Cd0.9Zn0.1Te晶体电阻率分布及导电类型等的变化的影响.
2007, 56 (11): 6521-6525.
doi: 10.7498/aps.56.6521
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采用同步辐射能量色散X射线衍射技术和金刚石对顶砧高压装置，对晶粒尺寸分别为13，49，100nm的Ge进行了原位高压X射线衍射实验，最高压力为35GPa. 所得的体弹性模量分别为112，92，88GPa. 可以看出 随着晶粒尺寸的减小，其体弹性模量逐渐升高. 同时由立方金刚石结构转变为四方白锡结构的相变压力亦随之提高，其值分别为16.4，12.4，11.5GPa. 建立了一个描述晶粒尺寸与体弹性模量关系的模型，并用理论公式计算了相变压力随晶粒尺寸的变化. 尽管在数值上存在一定的误差，但理论计算结果成功预示了随着晶粒尺寸的减小，体弹性模量和相变压力增加的趋势，与实验结果相一致.
2007, 56 (11): 6526-6530.
doi: 10.7498/aps.56.6526
摘要 +
利用自恰tight-binding 理论，对由phenalenyl分子构成的全对称三电极纳米单分子器件的电子传导特性进行了理论研究. 通过改变电极与分子界面上的耦合，得出了分子与原子线电极间耦合强度变化对电子传输的影响. 结果显示电子通过phenalenyl分子器件的概率随着分子与电极的耦合强度变弱而减小. 当耦合强度变大时，不仅电子通过phenalenyl分子器件的概率变大，而且在较宽的能带内电子都可以通过phenalenyl分子. 所得结果还揭示出在特定的能区，对称三电极phenalenyl分子可以构成一个无源正负能量开关器件的新特性.
2007, 56 (11): 6531-6536.
doi: 10.7498/aps.56.6531
摘要 +
以Sn和SnO为源材料，化学气相沉积法中通过控制反应物配比及载气中的氧含量等宏观实验条件，实现了SnO2一维纳米结构的控制生长，成功获得各种不同横向尺度的SnO2纳米线、纳米带以及直径连续变化的针状纳米结构. 通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪对不同实验条件下所制备的样品进行形貌和晶格结构表征，认为高温生长点附近锡与氧的相对含量是控制SnO2一维纳米结构生长的关键因素；并在此基础上对SnO2一维纳米结构的生长机理进行了深入的讨论.
2007, 56 (11): 6537-6542.
doi: 10.7498/aps.56.6537
摘要 +
利用自制的数据采集系统研究了恒定电压下TC4钛合金微弧氧化(MAO)过程中有关电学参量随处理时间的变化规律. 结果表明，通电回路中的阴极和阳极峰值电流随处理时间的变化明显分为4个阶段；膜厚度随处理时间的变化明显分为3个阶段；氧化膜的动态正、反向电阻和动态正、反向电阻率也随处理时间分阶段变化. MAO过程中，各时刻的动态正、反向电阻值不同，一般情况下，动态正向电阻大于反向电阻. 对不同处理时间样品的扫描电子显微镜分析表明，MAO膜呈多孔结构并随处理时间变化.
2007, 56 (11): 6543-6546.
doi: 10.7498/aps.56.6543
摘要 +
采用慢正电子束多普勒展宽谱研究了Zr离子注入Zr-4合金产生的缺陷及其退火回复行为，发现经过大于离子注入剂量为1×1016cm-2的样品所产生的缺陷在注入过程中已经回复，而对剂量为1×1015cm-2样品做300℃退火处理，其缺陷基本回复，得出合金缺陷回复能较低的结论. 考虑到材料的缺陷含量越高，其抗腐蚀性能越差，在辐照环境下通过给材料保持一定温度，即可使其缺陷得到较好回复，从而提高材料的抗腐蚀性能.
2007, 56 (11): 6547-6551.
doi: 10.7498/aps.56.6547
摘要 +
用液态簧振动力学谱方法对邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯的系列样品进行了测量. 在升温过程中所测温区范围内，结果表明邻苯二甲酸二甲酯样品相继发生了动力学玻璃化转变、过冷液态的结晶、晶体—液态相变和挥发过程，而在邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯样品中仅仅发生了动力学玻璃化转变和挥发过程. 上述实验结果与分析表明，液态簧振动力学谱方法是研究拥有液态过程的可靠和有效的方法，并且能够提供物质变化的丰富信息.
2007, 56 (11): 6552-6556.
doi: 10.7498/aps.56.6552
摘要 +
应用分子动力学模拟研究了在纳米粒子的碰撞作用下，单晶硅表面局部区域的物相转变和结构演变. 模拟表明在碰撞过程中，基体表面碰撞区域从初始的单晶体转变为熔融态，经历过冷液体状态之后凝固成为了非晶态. 模拟揭示的凝固转变温度与硅玻璃化温度很接近. 在颗粒反弹阶段，与发生的冷却过程和压力去除过程相一致，碰撞区域从瞬态的、高度无序、高度致密的过冷状态开始，经历了结构有序度的增加和向相对疏松状态的转变. 碰撞之后所得非晶硅的平均配位数为5.27，其中配位数5，6原子构成了碰撞区域原子总数的61.5%.
2007, 56 (11): 6557-6564.
doi: 10.7498/aps.56.6557
摘要 +
利用二级轻气炮加载下的冲击Hugoniot线(冲击波速度D-粒子速度u关系)和粒子速度剖面测量，结合基于密度泛函理论的平面波赝势计算研究了z切LiTaO3单晶的高压相变.实验发现，D-u关系在u=0.95km/s附近出现明显拐折；实测波剖面中25.9 GPa和32.6 GPa时观测到弹-塑性双波结构，而终态压力为42.7 GPa和53.0 GPa时则为三波结构.上述结果都清楚地表明z切LiTaO3单晶冲击相变的发生，相变起始压力约为37.9 GPa.同时，理论计算的菱形相(R3c对称群)压缩线与低压实验数据符合较好，而正交相(Pbnm对称群)压缩线则与扣除热压贡献的高压实验数据相符，由此推断z-切LiTaO3的高压相为正交结构.从实验和理论上澄清了z切LiTaO3的相变起始压力和高压相晶体结构的认识，研究工作亦对类似单晶材料的冲击相变研究有参考价值.
2007, 56 (11): 6565-6571.
doi: 10.7498/aps.56.6565
摘要 +
利用经典静电场理论，描述了Y型Langmuir-Blodgett (LB) 膜中棒状分子聚集行为的偶极作用模型，给出了Y型LB膜结构与光谱性质的关系.讨论了Y型膜中分子间距、层间距、分子取向、膜层数等结构参数对分子聚集行为的影响，并在此基础上比较了Y型膜和Z型膜分子聚集行为的异同.理论结果与实验规律符合较好.
2007, 56 (11): 6572-6579.
doi: 10.7498/aps.56.6572
摘要 +
利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术，采用偏压增加成核(BEN)、两步生长的方法在一氧化碳(CO)和氢气(H2)的环境下制备了金刚石薄膜. 利用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱仪和透射电子显微镜(TEM)对金刚石薄膜的形貌和结构进行了分析. 研究发现金刚石晶粒在第一步成核及生长的过程中产生了层错和孪晶，而在第二步的生长过程中产生的层错和孪晶很少，最终形成的金刚石晶粒外表面比较光滑，包含有近五次对称或者平行的片状的孪晶，并可以观察到少量的位错. 而在样品的边缘由于等离子体的不均匀产生了比样品中心成核密度低的区域. 在这个区域中，发现了一个新的非金刚石的碳结构.
2007, 56 (11): 6580-6587.
doi: 10.7498/aps.56.6580
摘要 +
采用嵌入原子方法的原子间相互作用势，利用分子动力学模拟方法研究了Au/Cu(111)和Ag/Cu (111)体系的异质外延结构特征以及外延岛形貌和应变释放的演化过程. 通过对比Au/Cu(111)和Ag/Cu (111)体系的异质外延结构及外延岛演化行为，揭示了导致Ag/Cu (111)体系中异质外延层形成Moiré结构的微观物理机理及其与外延体系的宏观物理特性之间的关系. 研究结果显示，外延岛原子与基体表面原子之间的界面结合强度是形成Moiré结构的重要因素，异质外延体系的界面结合强度取决于二者的合金熔解热. 当异质外延体系的合金熔解热为正值时，界面结合强度较弱，有利于Moiré结构的形成. 同时，外延岛原子之间的相互作用决定着外延岛的面内弛豫行为，对Moiré结构的形成有一定的影响. 外延岛的面内弛豫行为与外延层和基体之间的相对刚度有关，弹性模量较大的外延层具有较强的延展能力，对Moiré结构的形成有利. 此外，Moiré结构的形成与外延岛的尺度有关，主要是外延岛边界原子的钉扎作用对外延岛内原子弛豫行为的约束作用的影响.
2007, 56 (11): 6588-6591.
doi: 10.7498/aps.56.6588
摘要 +
运用时域有限差分(FDTD)方法建立了薄膜中节瘤缺陷在高斯激光照射下电磁场响应模型，分析了节瘤的深度、起始颗粒大小和入射光角度对薄膜中电磁场的影响。结果表明：节瘤缺馅对薄膜中电场强度有显著的加强作用，其内部峰值场强是入射光的6倍，大而浅节瘤缺陷对倾斜入射p偏振态的激光具有最高的加强效应.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2007, 56 (11): 6592-6599.
doi: 10.7498/aps.56.6592
摘要 +
采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了纯锐钛矿相TiO2及掺杂3d过渡金属TiO2的几何、电子结构及光学性质. 计算结果表明掺杂能级的形成主要是掺杂过渡金属3d轨道的贡献，掺杂能级在禁带中的位置是决定TiO2吸收带边能否出现红移的重要因素. Cr，Mn，Fe，Ni，Co，Cu掺杂使TiO2的吸收带边产生红移，并在可见光区有一定的吸收系数； Sc，Zn掺杂使TiO2的吸收带边产生蓝移，但在可见光区有较大的吸收系数；掺V不但使TiO2的吸收带边产生红移，增强了在紫外光区的光吸收，而且在可见光区有非常大的吸收系数.
2007, 56 (11): 6600-6607.
doi: 10.7498/aps.56.6600
摘要 +
采用转移矩阵方法，研究了含结构缺陷层的两耦合半无限超晶格(GaAs/AlAs)中的局域界面声子-极化激元模性质. 研究发现，含不同介电特性的缺陷超晶格结构中的局域界面声子-极化激元模在剩余射线区［ωTO, ωLO］的分布情况与数量存在不同，而且反对称模表现出不同的特征. 文中着重研究了缺陷层介电常数与角频率无关的缺陷超晶格，发现该结构中的局域界面声子-极化激元模对组分层的排列顺序与厚度、缺陷层的厚度以及横向波数有着不同程度的依赖.
2007, 56 (11): 6608-6615.
doi: 10.7498/aps.56.6608
摘要 +
应用不可约张量方法和群的理论构造了三角对称晶场中3d5组态离子的252阶可完全对角化的微扰哈密顿矩阵，利用该矩阵计算了LiNbO3∶Fe3+晶体的光谱精细结构、零场分裂、晶体结构、Jahn-Teller(J-T)效应，其理论计算值与实验值相符合，并研究了自旋四重态、自旋二重态分别对基态能级的影响，证明了自旋四重态对基态能级的贡献是主要的，自旋二重态对基态能级的贡献虽很小，但却是不可忽略的.在此基础上,进一步研究了自旋-轨道耦合作用、自旋-自旋耦合作用对LiNbO3∶Fe3+晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响，发现自旋-轨道耦合作用是最主要的，自旋-自旋耦合作用也是不可忽略的. 研究表明，该种物质的四重态光谱结构中含有J-T效应. 其产生原因是自旋-轨道耦合及三角畸变的共同作用的结果，两者缺一不可.
2007, 56 (11): 6616-6622.
doi: 10.7498/aps.56.6616
摘要 +
场增强因子是体现场发射冷阴极器件性能优劣的重要参数.利用静电场理论给出了一种带栅极(normal-gated)纳米线冷阴极的场增强因子表示式β=k1{N2·(L-d1)2+［1/k1+(L-d1)］2}1/2，且进一步分析了几何参数对场增强因子的影响.结果表明，纳米线突出栅孔的部分(L-d1)与栅孔半径越大，则场增强因子越大；而纳米线半径越小，则场增强因子越大；当L远大于d1时满足β∝L/r0.其中N=N1(k1r0)/N0(k1r0)，N0(k1r0)和N1(k1r0)分别代表零阶和一阶Neumann函数，k1=0.8936/R，R为栅孔半径，L为纳米线长度，r0为纳米线半径，d1表示阴极与栅极间距.
2007, 56 (11): 6623-6628.
doi: 10.7498/aps.56.6623
摘要 +
通过数值求解含时薛定谔方程，发现在静电场的作用下，对原子高次谐波谱截止区附近的谐波进行叠加可以得到脉冲间隔为一个光周期的阿秒脉冲链. 利用这种性质，用12fs波长为800nm的激光附加强度为激光强度0.25%的静电场脉冲驱动He原子可以得到脉宽为220as的单个脉冲. 当静电场与激光场幅度之比达到0.39时，原子谐波谱的截止区可以被拓宽到Ip+9.1Up，同时，次数高于Ip+0.7Up的谐波的相位几乎是锁定的，因此可以得到谱宽大于40eV且相位锁定的谐波. 对这部分谐波进行叠加就可以得到脉宽小于100as的阿秒脉冲链.
2007, 56 (11): 6629-6633.
doi: 10.7498/aps.56.6629
摘要 +
对MOCVD技术在蓝宝石衬底上生长的不同Al组分AlGaN/GaN异质结进行了范德堡法Hall测量和电容-电压(C-V)测量，发现Hall测量载流子面密度值大于C-V测量值，并且随着AlGaN层Al组分的增加，两种测量值都在增加，同时它们的差值也在增加.认为产生这一结果的原因有两方面.一方面，Ni/Au肖特基金属淀积在AlGaN/GaN异质结上，改变了AlGaN势垒层的表面状态，使得一部分二维电子气(2DEG)电子被抽取到空的施主表面态中，从而减小了AlGaN/GaN异质结界面势阱中的2DEG浓度.随着势垒层Al组分的增加，AlGaN层产生了更多的表面态，从而使得更多的电子被抽取到了空的表面态中.另一方面，由于C-V测量本身精确度受到串联电阻的影响，使得测量电容小于实际电容，从而低估了载流子浓度.
2007, 56 (11): 6634-6641.
doi: 10.7498/aps.56.6634
摘要 +
可通过对氮化硅层掺杂来改变俘获电荷的缺陷种类和数量的方法，改善SONOS非挥发性存储器件的保持性能.建立无定形氮化硅和氧、硫、磷、氟或氯掺杂氮化硅中缺陷的簇模型；根据第一性原理的密度泛函理论(DFT)，对缺陷的簇模型结构优化并计算能量，得到缺陷俘获电荷过程的能量变化.发现缺陷俘获电子的能力比俘获空穴的能力好，电子释放过程应对温度敏感，而空穴释放过程主要由隧穿机理控制.预测与氧氮化硅一样，硫或磷掺杂氮化硅代替氮化硅作为SONOS器件的电荷储存层，可改善器件的保持性能.
2007, 56 (11): 6642-6647.
doi: 10.7498/aps.56.6642
摘要 +
在传统的Rose-Fowler-Vaisberg(RFV)模型基础上引入辐射激发项，解释了辐射感应电导率与辐射剂量率的指数关系及范围.利用改进后的模型分析了不同辐射条件下材料感应电导率的变化情况，其结果表明，辐射剂量率主要影响感应电导率的大小，对感应电导率的整体变化趋势无显著影响，决定感应电导率长时间衰减的是材料载流子复合率.
2007, 56 (11): 6648-6653.
doi: 10.7498/aps.56.6648
摘要 +
针对实验中9.5μm峰值响应波长的n型长波量子阱红外探测器设计运用二维金属小球(铜)阵列作光耦合结构.金属小球阵列均匀填充在绝缘的胶黏剂中，基于惠更斯原理研究二维金属小球阵列体系的光耦合和光吸收，结果表明对9.5μm响应波长的长波量子阱红外探测器，采用周期为3μm，半径为0.9μm左右的金属小球阵列可以获得最佳的光耦合.优化设计后的量子效率(66%)远高于45°磨角耦合的量子效率(38%)，为实验运用金属小球阵列进行长波量子阱红外探测器的光耦合提供了基本的理论依据和详细的优化设计方案.
2007, 56 (11): 6654-6659.
doi: 10.7498/aps.56.6654
摘要 +
硅锗异质结双极晶体管(SiGe HBT)一般以重掺硼(B)的应变SiGe层作为基区.精确表征SiGe材料能带结构对SiGe HBT的设计具有重要的意义.在应变SiGe材料中，B的重掺杂一方面会因为重掺杂效应使带隙收缩，另一方面，B的引入还会部分补偿Ge引起的应变，从而改变应变引起的带隙变化.在重掺B的应变SiGe能带结构研究中，采用半经验方法，考虑了B的应变补偿作用对能带的影响，对Jain-Roulston模型进行修正，并分析了重掺杂引起的带隙收缩在导带和价带的分布.
2007, 56 (11): 6660-6665.
doi: 10.7498/aps.56.6660
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提出表面注入P-top区double RESURF功率器件表面电场和击穿电压解析模型. 基于分区求解二维Poisson方程, 获得double RESURF表面电场的解析式. 借助此模型, 研究了器件结构参数对表面电场和电势的影响; 计算了漂移区长度和厚度与击穿电压的关系, 给出了获得最大击穿电压和最小导通电阻的途径. 数值结果, 解析结果和试验结果符合较好.
2007, 56 (11): 6666-6673.
doi: 10.7498/aps.56.6666
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用溶胶-凝胶方法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Na+的不同浓度均匀掺杂和成分梯度掺杂(上梯度)钛酸锶钡(Ba0.25Sr0.75TiO3)薄膜.电性能测试表明随着均匀掺杂浓度的增加，薄膜介电常数和损耗都减小，而漏电流先减小(掺杂浓度小于2.5mol%时)后又逐渐增加.场发射扫描电镜分析表明，均匀掺杂浓度增加到2.5mol%后薄膜表面呈疏松多孔状结构，这可能是导致漏电流又逐渐增大的原因.Na+的上梯度掺杂避免了掺杂浓度增加到2.5mol%后薄膜生长过程中出现的孔洞现象，于是薄膜的综合电性能得到了进一步提高.深入、系统地分析了杂质不同分布方式对薄膜结构和性能有不同影响的原因.
2007, 56 (11): 6674-6679.
doi: 10.7498/aps.56.6674
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为了研究金属互连电迁移失效机理并寻找新的电迁移表征参量，应用分形理论，通过电子扩散轨迹分形维数，将电迁移噪声时间序列分形维数与晶粒间界分形维数相联系，确定了噪声时间序列分形维数在电迁移演变中的变化趋势.研究结果表明，在金属互连电迁移前期，晶粒间界形貌越来越复杂，致使噪声时间序列的分形维数逐渐增大；成核后，由于空位凝聚成空洞，晶粒间界形貌变得较成核前规则，致使噪声时间序列的分形维数减小；成核时刻是其折点.实验结果证明理论分析的正确性，噪声时间序列的分形维数可望作为金属互连电迁演变的表征参量.
2007, 56 (11): 6680-6684.
doi: 10.7498/aps.56.6680
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采用原位粉末装管工艺，分别以Mg粉(99.5%)，无定形B粉(99.9%)为原料，以纳米SiC(10—30nm)作为掺杂材料制备铁基MgB2线.首先将已混合的原料在丙酮介质中球磨，真空干燥后，将粉末填入铁管内，然后通过孔型轧制、旋锻和拉拔等冷加工工艺得到11m长外径Ф1.75mm铁基MgB2超导线.用扫描电镜，电子能谱，X射线衍射仪和超导量子干涉仪测试发现，样品微观结构整齐，晶粒大小均匀，内部仅含微量MgO，TC(onset)=35.1K，ΔTC＝5.3K.纳米SiC掺杂后，其中C造成MgB2晶格畸变，形成有效磁通钉扎中心，C元素在MgB2中分布均匀.标准四引线测试结果表明，11m线均分10段后，各点的Jc(4.2K,10T)均超过1.0×104A/cm2，最高值达到1.2×104A/cm2.在10—18T范围各点临界电流值分布均匀，变化率小于10%.
2007, 56 (11): 6685-6690.
doi: 10.7498/aps.56.6685
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研究了新型的芴-咔唑共聚物(PFC)与聚乙烯咔唑(PVK)掺杂体系的光致发光和电致发光特性.制备了结构分别为indium-tin-oxide(ITO)/PVK:PFC/bathocuproine(BCP)/tris-(8-hydroxylquinoline)-aluminum (Alq3) /Mg:Ag，ITO/PFC/BCP/Alq3/Mg∶Ag和ITO/PVK/BCP/Alq3/Mg∶Ag的三种有机电致发光器件.对器件的光电特性进行了测试.结果表明，掺杂体系中的PVK有效地抑制了固态膜中PFC激基缔合物的形成.掺杂器件在不同的外加电场作用下发生发光层位置的移动，通过调节外加电场，可以获得从绿光到蓝光的可见光发射.当外加电压大于7V时，掺杂器件的蓝色发光亮度达到1650cd/m2，推测其中可能存在从PVK到PFC的能量传递过程.
2007, 56 (11): 6691-6694.
doi: 10.7498/aps.56.6691
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利用等离子体增强化学气相沉积法制备了氢化非晶硅/二氧化硅多层膜，通过两步热退火的方法获得了尺寸可控的纳米硅/二氧化硅多层结构，晶粒尺寸约为4nm，在室温下观察到了较强的光致可见发光，其发光峰位于750nm.在此基础上，发现合适的氢气氛退火能有效地提高材料的发光强度.电子顺磁共振实验表明氢气氛退火有效地降低了纳米硅中的非辐射复合中心而导致发光效率的提高.
编辑推荐
2007, 56 (11): 6695-6700.
doi: 10.7498/aps.56.6695
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采用中性原子叠加模型和有限差分方法(SNA-FD)计算了大范围内不同管径的单壁碳纳米管束中的正电子情况，发现对于单壁碳纳米管束，正电子的主要湮没区域，湮没对象和正电子寿命随碳纳米管管径的不同而发生规律性变化.计算得到管径范围在0.8—1.6nm的碳纳米管束的正电子寿命范围为332—470ps，与实验测得的394ps符合较好.
2007, 56 (11): 6701-6704.
doi: 10.7498/aps.56.6701
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采用丝网印刷法将利用电弧放电法制备的单壁碳纳米管印刷在玻璃板上作为场发射显示器阴极材料，利用荧光粉阳极测试了其发光亮度，并研究其场发射性能.实验结果表明，单壁碳纳米管作为场发射显示器阴极材料具有较低的开启电场和较大的场发射电流密度，显示出良好的场发射特性.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2007, 56 (11): 6705-6711.
doi: 10.7498/aps.56.6705
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结合丝网印刷和过滤阴极真空电弧法、离子束溅射方法，在普通玻璃衬底上制备催化剂图案，采用低温热化学气相沉积法(CVD)生长碳纳米管/纤维(CNTs)薄膜.研究了不同种类催化剂对CNTs薄膜生长及其场发射的影响.结果表明，在a-C:Co,Ni-Cu和Cu三种催化剂上没有获得明显的CNTs，在外加电场小于4.4V/μm时没有观察到场发射；而在Ni-Fe及Ni-Cr两种催化剂上获得了大量的CNTs，并且表现出良好的场发射性能，开启电场为2.5V/μm，这种热CVD有简单、低温等优点，在CNTs场发射显示器的阴极制备中有潜在的应用价值.
2007, 56 (11): 6712-6716.
doi: 10.7498/aps.56.6712
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以多孔阳极氧化铝膜(porous anodic alumina, PAA)为基片，采用真空电子束蒸发的方法在多孔氧化铝膜上制备了高度有序度的Sn纳米点阵列.锡纳米点阵的XRD与块体锡的完全相同，扫描电镜(SEM)测试结果表明，所制备的金属Sn纳米点阵与阳极氧化铝膜的多孔阵列具有完全相同的有序结构，阵列中每个Sn纳米粒子的形状为球形的，其直径接近于PAA膜的孔直径.对Sn纳米点阵形成过程和形成机理进行了讨论.
2007, 56 (11): 6717-6721.
doi: 10.7498/aps.56.6717
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利用MOCVD方法在(0001)取向的蓝宝石衬底上实现了不同工艺条件下的高质量AlGaN材料的制备.得到了无裂纹的全组分AlxGa1-xN(0x<1)薄膜.通过XRD，SEM，AFM等测量分析方法系统研究了生长工艺参数对材料的结构质量、组分、厚度和表面形貌的影响.分析了不同生长工艺对AlGaN材料特性的影响.研制的高质量AlGaN材料在紫外探测器的DBR结构应用中得到比较好的特性.
2007, 56 (11): 6722-6726.
doi: 10.7498/aps.56.6722
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提出并建立了一种基于方块电阻测量的原位表征Cu薄膜氧化反应动力学规律的方法.利用Cu薄膜方块电阻随氧化时间的变化情况，得到氧化产物厚度与氧化时间的关系，反应动力学表征结果符合抛物线规律.还利用不同的氧化反应温度条件和对应的抛物线常数之间的关系得到体系的扩散激活能.结果表明，提出的表征方法适用于Cu薄膜氧化反应体系.
2007, 56 (11): 6727-6735.
doi: 10.7498/aps.56.6727
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用分子动力学模拟方法研究甲烷水合物的热激法，化学试剂法，以及热激法结合化学试剂法分解，系统研究温度为277K和340K时添加液态水(WTR)和30wt％乙二醇(EG)溶液对水合物分解的影响.模拟显示WTR与水合物表面水分子形成氢键，破坏水合物原有的氢键平衡，造成笼状结构坍塌，水合物分解.EG分子中的羟基与水合物表面水分子形成氢键，从而破坏原有的稳定结构，造成水合物笼状结构被破坏，达到促进水合物分解，释放甲烷气体的效果.比较温度为277K和340K时添加WTR和30wt％EG溶液对水合物分解效果得出EG(340K)> WTR(340K)>EG(277K)>WTR(277K)，热激法结合化学试剂法能更好促进水合物分解.
2007, 56 (11): 6736-6741.
doi: 10.7498/aps.56.6736
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针对火灾烟颗粒的形状特点，提出并建立火灾烟颗粒分形结构凝团的形状模型，并对烟颗粒扫描电镜(SEM)图像进行分析，获取分形结构模型中的单个凝团中基本颗粒个数、凝团分形维数、基本颗粒半径等参数.利用该模型对火灾烟颗粒的形状进行模拟的结果表明，该模型能够较好反映出烟颗粒的形貌特征.利用形状模型对火灾烟颗粒散射进行初步计算表明，在其他参数相同的情况下，相对于同体积的球形颗粒，分形凝团具有前向散射较弱，后向散射较强的特征.
2007, 56 (11): 6742-6748.
doi: 10.7498/aps.56.6742
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利用CCD摄像机得到的火焰辐射能图像进行炉膛三维火焰温度场重建，但温度重建矩阵方程是一个不适定方程组，从而重建问题是一个不适定问题.应用截断奇异值分解(truncated singular value decomposition，TSVD)的正则化方法对该不适定方程组进行求解，并且采用了L曲线法对正则化参数进行选取.结合重建算例，采用奇异值分解(singular value decomposition，SVD)与离散Picard条件对这个不适定问题进行了分析.重建结果表明，在不同的模拟测量误差下，TSVD能够成功得到合理的解，重建温度场较好的再现了原始假设温度场的特征.
地球物理学、天文学和天体物理学
2007, 56 (11): 6749-6753.
doi: 10.7498/aps.56.6749
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建立了宽带激光脉冲放大的物理模型.模型引入交叉弛豫时间表征不同频率响应下反转粒子与激光作用后重新形成分布的快慢，模型考虑的整体非均匀加宽、局部均匀加宽的混合加宽机理弥补了现有放大模型仅考虑均匀加宽的不足.基于此物理模型，开发了宽带激光传输放大的模拟设计软件CPAP，并讨论了在一定条件下此宽带模型可回归到窄带模型.
2007, 56 (11): 6754-6759.
doi: 10.7498/aps.56.6754
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根据广义的惠更斯-菲涅耳原理，得到了相干度为零阶贝塞耳函数的部分相干空心光束在湍流介质中传输特性的理论公式.据此研究了这种光束在湍流介质中的传输变化规律.研究结果表明，湍流介质的强弱，光源的相干性以及光源光斑大小均会影响光束的传输特性.
2007, 56 (11): 6760-6766.
doi: 10.7498/aps.56.6760
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提出了基于量子遗传算法的认知无线电决策引擎，设计了待优化的多目标函数，利用量子遗传算法调整优化无线电参数，运用多载波系统对算法性能进行了仿真分析.实验结果表明该方法在收敛速度、收敛精度和算法稳定性上都明显优于经典遗传算法，在种群规模较小时仍然能获得很好性能，适合于实际实现.不同权重设置模式下仿真结果表明该方法能够在多个目标函数间进行权衡，参数调整结果与当前对目标函数的偏好一致.
2007, 56 (11): 6767-6771.
doi: 10.7498/aps.56.6767
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以Gibbons-Maeda dilaton黑洞和Garfinkle-Horowitz-Strominger dilaton黑洞为例，研究空间的非对易性对黑洞热力学性质的影响.通过对比对易时空中Gibbons-Maeda dilaton黑洞和非对易时空中Garfinkle-Horowitz-Strominger dilaton黑洞的温度，得出如下结论：从对黑洞热力学性质产生影响这一角度来说，时空的非对易性和黑洞的荷(电荷或磁荷)有相似的作用.
2007, 56 (11): 6772-6776.
doi: 10.7498/aps.56.6772
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采用Tortoise坐标变换,约化视界面附近Dirac场方程,得到Kinnersley黑洞的Hawking温度.用薄膜brick-wall模型,计算Kinnersley黑洞的熵,得到通过选择适当的截断因子和薄层,在视界面附近薄层上的熵就是黑洞的熵,结果表明黑洞熵与视界面积成正比.
