Vol. 56, No. 5 (2007)
2007年03月05日
总论
2007, 56 (5): 2475-2478.
doi: 10.7498/aps.56.2475
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运用改变坐标标度和旋转坐标轴的方法先消去Lagrange函数中的耦合项，直接得到新坐标系下的守恒量，利用坐标反变换得到原坐标系下的守恒量，并讨论与守恒量相应的无限小变换的Noether对称性与Lie对称性，最后举例说明结果的应用.
2007, 56 (5): 2479-2481.
doi: 10.7498/aps.56.2479
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研究Birkhoff系统的时间积分定理.建立Birkhoff系统的时间积分等式，由此等式导出系统的类功率方程，Pfaff-Birkhoff积分变分原理以及Pfaff-Birkhoff-d′Alembert微分变分原理.
2007, 56 (5): 2482-2487.
doi: 10.7498/aps.56.2482
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研究了超短激光脉冲驱动的Thomson散射的辐射空间分布. 发现辐射的空间分布对称性显著地依赖于超短脉冲的载波相位η0，在η0＝0，π时，辐射的空间分布呈现出二重或一重对称性；而在其他载波相位时，这些空间分布对称性遭到破坏. 辐射光的准直性也依赖于驱动脉冲的载波相位，在η0＝±π/2时辐射光的准直性最好. 这些结果表明可以通过改变驱动激光脉冲的载波相位来控制辐射光的空间分布，也可以利用辐射空间分布对相位的依赖特性来测量超短激光脉冲的载波相位.
2007, 56 (5): 2488-2492.
doi: 10.7498/aps.56.2488
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从对连续时间混沌系统进行数字测量的角度，提出了连续时间混沌系统的采样同步问题. 利用控制理论的结果，设计了Lorenz系统族的采样同步系统. 仅需测量一个状态分量，就可在采样时刻实现同步. 数值模拟例证了同步的性能.
2007, 56 (5): 2493-2497.
doi: 10.7498/aps.56.2493
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提出了采用改进的遗传算法优化比例-积分-微分(PID)神经网络解耦控制器的连接权值，从而实现PID控制器参数的优化及非线性多变量系统的解耦控制. 改进的遗传算法优于基本遗传算法，它使寻优过程中的计算量减少，计算效率提高，收敛速度加快. 将优化后的PID神经网络解耦控制器应用于统一混沌系统的控制中，仿真实验收到良好的控制效果，证明了PID控制器应用于统一混沌系统控制的有效性.
2007, 56 (5): 2498-2503.
doi: 10.7498/aps.56.2498
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分析了自治混沌系统的投影同步问题.基于线性系统的稳定判定准则，提出一种新的线性分离的同步方法，并采用该方法实现了Lorenz系统，Rssler系统和超混沌Chen系统的投影同步.数值模拟进一步验证了所提出方案的有效性.
2007, 56 (5): 2504-2516.
doi: 10.7498/aps.56.2504
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研究了弹性轨道条件下，控制回路中位置反馈信号存在时滞的磁浮系统在亚谐轨道激励作用下的响应问题. 将动力学模型在平衡点处线性化，以时滞为分岔参数，得到了系统出现Hopf分岔的条件. 用中心流形约化方法得到了包含轨道扰动系统的Poincaré规范型. 用多尺度法从理论上推导了时滞磁浮系统的亚谐共振周期解，得到了自由振动的分岔响应方程，分析了周期解中自由振动项的存在条件，研究了控制参数和激励参数与周期解的关系. 最后用数值仿真的方法分析了时滞参数、控制参数对系统响应的影响，分析结果指出，使系统保持稳定的亚谐响应的时滞边界小于无扰动时的时滞边界，时滞参数不但可以抑制亚谐响应，还能够控制混沌的产生，而控制参数可以控制系统响应中自由振动项的出现和受迫振动的幅值，适当选择这些参数可以有效抑制亚谐振动响应.
2007, 56 (5): 2517-2522.
doi: 10.7498/aps.56.2517
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在周期性边界条件下，通过引入预测车辆间距对Noise-First模型进行改进，数值模拟了不同参数下的交通情形. 研究表明：引入预测间距的Noise-First模型更能真实地反映实际交通状况，不仅再现了启止波、同步流，而且出现了亚稳态，非平衡相变等与实际道路交通一致的非线性现象.
2007, 56 (5): 2523-2528.
doi: 10.7498/aps.56.2523
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针对传统矩阵变换器存在电压传输比低的缺陷，提出一种新型的矩阵变换器，称为Boost交直交矩阵变换器的电路拓扑结构. 介绍了该拓扑结构的基本构成和工作原理，分析推导了其电压传输比与占空比之间函数关系的解析表达式，着重阐述了所采用的双闭环控制策略的基本设计方法，最后通过仿真对该新型电路拓扑的有效性和可行性进行了验证. 结果表明：该电路能实现电压传输比和输出频率的任意调节，且输出波形的正弦性好、失真度小，从而有效地解决了传统矩阵变换器电压传输比低的固有缺陷，具有一定的应用价值.
2007, 56 (5): 2529-2536.
doi: 10.7498/aps.56.2529
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在构建的光学读出微梁阵列(焦平面阵列FPA)非制冷红外成像系统中，实现了无硅基底FPA置于空气中对人体的热成像. 通过FPA在不同真空度环境条件下的成像结果进行比较，分析了热导和系统噪声值随气压变化的关系，以及对系统成像性能的影响，并对气体分子热运动自由程大于空气传热层特征尺度时的气体热传导模型进行了修正分析和实验验证. 实验结果表明：FPA置于空气中时，气体分子撞击微梁引起的微梁反光板无序振动产生的光学读出噪声成为系统噪声的主要来源. 当真空度小于1Pa时，总热导和光学读出噪声值的变化都趋于平缓；当真空度小于10-2Pa时，空气热导的影响可忽略，总热导降低到微梁感热像素的辐射极限，光学读出噪声也降低到一极小值. 实验结果与理论分析相符合.
2007, 56 (5): 2537-2540.
doi: 10.7498/aps.56.2537
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利用色度学理论计算分析了传统弧光灯投影光源和LED投影光源两个实例的色度学特性，与传统弧光灯投影光源相比，LED投影光源具有更高的光谱能量利用率和更加丰富的色彩表现能力，完全符合数字投影机使用的sRGB彩色规范. 采用时序脉冲驱动的单色LED作为投影光源能够在不牺牲色彩饱和度的情况下获得更高亮度的投影显示. 因此LED可以替代传统的弧光灯光源以满足投影显示的色度特性要求.
2007, 56 (5): 2541-2546.
doi: 10.7498/aps.56.2541
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使用热蒸发技术在锗(111)衬底上制备了氟化铒(ErF3)薄膜. XRD衍射结果表明，随着衬底温度的增加，氟化铒薄膜发生了从非晶状态到结晶状态的转变，薄膜的表面形貌和红外光学性能也发生了显著的变化，部分结晶的氟化铒薄膜的远红外透射谱和完全非晶的薄膜基本一致，但是与结晶薄膜则没有相似之处. 晶格常数计算表明薄膜中存在压应力. 使用洛伦兹谐振子模型对薄膜的透射率曲线进行拟合计算，得到ErF3薄膜的折射率和消光系数. 在10μm处非晶薄膜的折射率和消光系数最小值分别为1.38和0.01，结晶薄膜的折射率和消光系数最小值分别为1.32和0.006.
原子和分子物理学
2007, 56 (5): 2547-2552.
doi: 10.7498/aps.56.2547
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采用多参考组态相互作用方法计算了ZnHg二聚体两个低激发∏态(1∏，3∏)的原子间相互作用势能曲线. 用Murrel-Sorbie函数拟合得到了相应的解析势能函数，并用其计算力常数，进而确定了光谱常数. 所得结果与仅有的理论工作进行了比较. 基于所得势能曲线，通过解分子中原子核运动的薛定谔方程预测了各电子态的振动能级.
2007, 56 (5): 2553-2558.
doi: 10.7498/aps.56.2553
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在传统遗传算法的基础上提出了单母体遗传算法(single-parent genetic algorithm, SPGA)，通过对母体团簇实施两种不同的变异操作对结构进行优化，给出了分子团簇结构优化的算法实现. 结合TIP3P模型势函数，研究了水分子团簇(H2O)n(n≤14)的稳定结构. 优化结构和已有理论及实验结果一致. 计算结果表明当nn增加较快；当n≥8时有小的起伏. n=4,8,10,12的团簇结构具有较高对称性，比较稳定.
2007, 56 (5): 2559-2569.
doi: 10.7498/aps.56.2559
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给出了光谱、时间、空间分辨的激光二极管(LD)抽运动力学模型，包括LD阵列输出的波长啁啾效应、输出功率随时间的瞬态变化，重点研究了不同吸收带宽的激光介质对大功率LD阵列输出的光谱选择吸收特性. 基于该模型，分析了三种典型激光增益介质Yb:YAG，Yb:S-FAP，Nd:YAG在脉冲储能运转方式下的抽运激发性能. 优化了不同增益介质所需的LD阵列的初始中心波长，并对三种介质对LD波长啁啾效应的敏感性进行了详细研究.
2007, 56 (5): 2570-2576.
doi: 10.7498/aps.56.2570
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对实验室合成的双共轭链分子1,4-二(4-二乙胺基苯乙烯基)-2-［4-(N-甲基-N-羟乙基)氨基-4′-硝基偶氮苯］-5-己烷氧基苯(BSBAB)及合成它的单共轭链分子的单光子和双光子吸收特性在从头计算的基础上利用密度泛函理论进行了研究.分子BSBAB的优化结构显示，组成该分子的横链和纵链除了保持各自的共轭面外，几近相互垂直.因此，分子BSBAB较好地继承了两个单共轭链分子的光学特性.计算结果表明，在低能量范围内，分子BSBAB具有三个双光子吸收峰，分别来自于两个单共轭链分子以及两者的耦合作用.从理论上证明了双共轭链分子BSBAB是一种具有宽带强双光子吸收的分子材料.理论结果和实验结果符合得较好.在HF水平上的响应函数方法进一步证实了有限态求和方法计算结果的可靠性.还给出了电荷转移态的电荷迁移过程.
2007, 56 (5): 2577-2584.
doi: 10.7498/aps.56.2577
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用BFW势函数拟合在CCSD(T)/aug-cc-pVQZ理论水平下计算的He-HF相互作用能，获得了He原子与HF分子相互作用的各向异性势，并与其他势模型进行比较，验证了拟合势的可靠性；然后采用量子密耦(Close-Coupling)方法分别计算了He-HF碰撞体系在五种不同势能模型下的微分散射截面、分波散射截面和总截面，并对计算结果进行了详细的比较和分析.研究表明：势能球平均零点能位置、势阱深度、排斥势的强度以及势能在势阱附近的方向性都对散射截面有较大影响.
2007, 56 (5): 2585-2589.
doi: 10.7498/aps.56.2585
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在电子入射方向平行于激光场的极化方向这种特殊的散射模式下，应用第二玻恩近似(SBA)理论，分别利用含有极化势的静电屏蔽势和单纯的静电屏蔽势这两种原子势模型对激光场中电子-氩原子散射进行了研究，并与低频近似和实验数据进行了比较.结果表明，第二玻恩近似理论给出的结果与实验符合较好.另外，极化势在激光辅助电子-原子散射中起着重要作用.
2007, 56 (5): 2590-2595.
doi: 10.7498/aps.56.2590
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利用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)，在考虑自旋多重度后，预测了FeBN(N≤6)团簇的基态结构.结果表明基态团簇的自旋多重度分别为4，3，2，1，2和1，其中FeB4团簇比较稳定.同时对FeBN(N≤6)基态团簇的磁性做了系统地研究，发现除了FeB5团簇外，FeBN(N≤6)团簇的总磁矩和Fe原子磁矩随团簇尺寸的增大而减小.
2007, 56 (5): 2596-2602.
doi: 10.7498/aps.56.2596
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基于第一性原理，利用密度泛函理论中的广义梯度近似 (GGA)对GenFe(n=1—8)团簇进行了结构优化、能量及频率的计算，得到了 GenFe(n=1—8)团簇在不同自旋多重度下的平衡构型及其基态结构.结果表明：GenFe混合团簇的平均结合能明显比相应纯锗团簇的平均结合能有所增大，即掺杂Fe原子可以提高锗团簇的稳定性；纯锗团簇的基态除了Ge2为自旋三重态外其他均为单重态，而混合团簇GenFe(n=1—8)的基态均为自旋三重态；对GenFe(n=1—8)团簇的磁性做了较系统的研究，发现团簇总磁矩随团簇尺寸增大基本稳定在2μB (只有Ge8Fe的总磁矩2.391μB较明显地偏离了2μB)，另外团簇中Fe原子的磁矩在2.5μB左右振荡.
唯象论的经典领域
2007, 56 (5): 2603-2607.
doi: 10.7498/aps.56.2603
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根据两腔振荡器和返波管的特点提出了准两腔振荡器，其作用机理是两腔振荡器的机理，结构类似返波管.这种结构主要由调制腔组和换能腔组两部分组成，调制腔组实现电子束速度调制，调制后的电子束在通过一个微波场较弱的区间时实现电子束群聚，然后在换能腔组实现电子能量到微波能量的转化，并通过输出结构输出；同时，调制腔组和换能腔组之间存在微波耦合，换能腔组中的一部分微波能量可以耦合到调制腔组，形成一个正反馈回路，在一定条件下实现微波振荡.根据此理论，根据Sinus-700加速器的参数(800 kV，10 kA)设计了一个X波段的高功率微波器件，2.5维Particle in Cell (PIC)程序模拟的效率为28%，微波频率为9.42GHz，微波输出功率为2.25GW，实验上得到的微波输出为微波频率9.40GHz，微波输出功率2.44GW.
2007, 56 (5): 2608-2615.
doi: 10.7498/aps.56.2608
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研究了线电流源平行放置在无耗异向介质层覆盖的无限长导体圆柱附近模型的电磁特性.首先，给出了电磁模型描述，求出此电磁模型的精确解.其次，利用精确解进行数值计算，得到几何参数和电磁参数不同情况下电磁模型的近场图形，并通过方向性系数和归一化辐射阻抗研究其远场特性.利用异向介质的负折射特性，在异向介质层的近场图形内得到明显的“焦点”，这个焦点在普通介质层中是不存在的.该电磁模型同前人方法进行了比较，验证了本电磁模型的有效性.
2007, 56 (5): 2616-2622.
doi: 10.7498/aps.56.2616
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基于速率方程和Maxwell方程相结合的模型，采用时域有限差分法(FDTD)研究了介质的随机性和层数对部分随机介质激光器阈值的影响.模拟结果显示，当抽运速率超过阈值时，出现一个或者多个振荡模；随机性或者系统的尺度增加时，振荡模数量也增加；部分随机介质激光器的阈值在一定的随机强度和层数下将达到最小值，它与完全随机情况下的结论有所不同.对所得到的结论给出了物理解释.这些结果对于制作随机激光器和光集成潜在应用价值.
2007, 56 (5): 2623-2628.
doi: 10.7498/aps.56.2623
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对Bogatyryova等人近来提出的一种可分离位相的部分相干光的相干涡旋作了详细研究.这类新的光束由相同角向指数的拉盖尔-高斯(LG)模非相干叠加而成.研究表明，叠加LG模式的模指数，权重因子和参考点位置的选择都会影响圆刃型位错出现的位置，使得涡旋消失或出现多个相干涡旋.而且，LG模叠加而成的位相不可分离的部分相干光也存在相干涡旋.
2007, 56 (5): 2629-2636.
doi: 10.7498/aps.56.2629
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针对双随机相位编码光学加密系统的安全性分析表明，该系统属于线性对称分组密码系统，其线性性质为安全性留下极大隐患.在唯密文攻击下，仅根据密文估计出物面波函数的“支撑”(support)，然后利用迭代相位恢复算法获得物面波函数(其振幅是明文信息)，再根据物面波函数与频域密文的关系可推导出频谱平面的解密密钥.由于估计出来的物面波函数的“支撑”相对于真实的物面波函数的“支撑”有一定的平移，使得恢复的物面波函数与真实的物面波函数之间无论在振幅上还是相位上都存在平移，导致用推导出来的解密密钥去解密其他密文时所获得的明文与原始明文之间存在明显平移.然而，可依照这一先验信息，将估计出来的物面波函数的“支撑”在物面内遍历，从而找到逼近真实解密密钥的解.利用此解密密钥去解密其他密文时获得更好的解密效果.
2007, 56 (5): 2637-2646.
doi: 10.7498/aps.56.2637
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利用耦合模方程，分析了基于λ/4相移分布反馈半导体激光器四波混频的波长转换特性.数值模拟表明：增大偏置电流、减小失谐量有利于扩展转换效率及消光比的动态范围，同时恶化了频率啁啾的动态范围; 受激射效应影响，消光比及频率啁啾在弛豫振荡频率处达到极大值.通过合理选择系统参量，可以获得较理想的波长转换效果.该方案无需抽运光输入，可实现高速、宽带波长转换，在光通信系统中有一定的应用前景.
2007, 56 (5): 2647-2651.
doi: 10.7498/aps.56.2647
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研究了二能级原子与灰体场相互作用过程中原子和光场线性熵的演化规律，讨论了原子初态、失谐量、入射场的强度、腔体吸收系数及其温度对原子和光场线性熵的影响.
2007, 56 (5): 2652-2656.
doi: 10.7498/aps.56.2652
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建立了一个描述纵向脉冲放电的Ne-CuBr紫外激光的动力学模型，数值计算了实验中主要参量对激光性能的影响.给出了激光输出特性随缓冲气压、工作温度和激光管口径之间的变化关系，定量解释了已有的实验结果，为进一步提高激光输出性能提供了依据.
2007, 56 (5): 2657-2662.
doi: 10.7498/aps.56.2657
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介绍了一种基于纳米粉末真空烧结技术的新型固体激光材料——Yb：Y2O3多晶陶瓷的制备工艺、物理化学特性、能级结构和光谱特性，并与Yb：YAG单晶进行了对比.采用紧凑型有源镜激光器(CAMIL)的抽运方式，验证了Yb：Y2O3透明陶瓷的激光输出性能.在35W的最大抽运功率下，得到波长1078 nm，功率10.5 W 的连续激光输出，斜率效率达到37.5%.实验中还观察到激光输出波长随抽运功率增加而红移以及随输出耦合镜变化而漂移的现象.Yb：Y2O3多晶陶瓷是一种理想的激光材料，不仅具有与Yb：YAG单晶同样优秀的物理化学性能和光谱特性，而且其热导率和发射带宽约为Yb：YAG单晶的两倍，非常适合于高亮度激光器和超短脉冲激光器领域的发展应用.
2007, 56 (5): 2663-2669.
doi: 10.7498/aps.56.2663
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研究了激光二极管抽运的可调频差的双频固体激光器，激光增益介质为2mm厚的1at%掺杂Nd:YAG薄片.对谐振腔产生稳定双频激光的条件作了分析，用琼斯矩阵计算了谐振腔内各处电场矢量的偏振态，证明了双频激光两个电场矢量偏振态之间总是正交的.两个偏振激光频率间隔由改变λ/4波片快轴之间的夹角实现调谐.实验中使用腔内标准具实现单频运转，然后插入双λ/4波片使单纵模激光频率分裂，实现了激光器的双频输出.实验中得到双频激光稳定运转时频差的上限约为1.3GHz；由于强模竞争现象的存在，实验中所观察到的频差下限为50MHz. 100MHz拍频时得到的双频激光输出功率为85mW.
2007, 56 (5): 2670-2677.
doi: 10.7498/aps.56.2670
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基于两双光子过程的相位共轭二阶极化干涉，从理论上研究了四能级系统在阿秒量级的不对称和频极化拍频(FASPB).在抽运光束为窄带情形下，场关联对FASPB信号影响很弱.在宽带情形下，FASPB信号表现出共振-非共振交叉关联，双光子信号展现出混合辐射-物质失谐的THz阻尼振荡，即当激光频率偏离双光子共振跃迁的条件时，信号将呈现阻尼振荡，而且其双光子自相关信号的包络还呈现最大值零延时不对称.还研究了由于两双光子自相关过程零延时的偏差导致的阿秒拍频信号的不对称性，和两个双光子信号的最大值分别向相反的方向偏离零延时点的现象.FASPB作为一种阿秒超快调制过程，从理论上说它可以扩展到任何两偶极禁戒跃迁激发态的能级和系统.
2007, 56 (5): 2678-2683.
doi: 10.7498/aps.56.2678
摘要 +
利用零邻域的马克劳林展开对归一化非线性薛定谔方程的频域差分形式进行分析，得出一个能够同时考虑光学媒质的色散作用以及非线性克尔作用的时域快速数值差分递推公式.选取若干算例，将运用该公式的数值计算结果与已知的解析结果和传统分步傅里叶方法所得的计算结果做了相应的比较，结果表明这种快速数值差分递推公式不但拥有相当快的计算速度，也有很高的计算精度，而且在物理上符合光脉冲在光学媒质中传输时色散和非线性作用同时施加影响的客观实际，这说明它是研究非线性光学媒质中光脉冲传输的一种科学、合理而快速有效的数值计算方法.
2007, 56 (5): 2684-2688.
doi: 10.7498/aps.56.2684
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报道基于6mol%镁掺杂的周期性畴反转掺镁铌酸锂(PPMgLN)的宽调谐光参量振荡器(OPO). PPMgLN采用外加电场法制作，周期为27.8—31.6μm，周期间隔为0.2μm.光参量振荡器的抽运源采用输出为1.064μm的声光调Q的Nd3+:YVO4激光器，其调谐范围为1.42—1.73μm(信号光)和2.76—4.27μm(闲散光)，斜率效率达到47%.在输入功率为10.6W时，输出功率达到4.8W(信号光和闲散光之和).
2007, 56 (5): 2689-2692.
doi: 10.7498/aps.56.2689
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采用皮秒532nm 激光激发，研究了ZnWO4晶体的受激拉曼散射和本征荧光发射.在SRS光谱中观察到一级(558.7nm)和二级(588.6nm)斯托克斯光，线宽分别为130和77cm－1, 一级斯托克斯光的抽运阈值为6.8mJ.在532nm激光抽运下ZnWO4晶体的荧光光谱呈现出由能量为2.30，2.45和2.83eV的3个高斯分量组成的独特结构.光致发光表明晶体具有从400nm到650nm的宽带本征发光，其峰值波长为472.0nm，相应于钨氧之间的辐射跃迁.
2007, 56 (5): 2693-2698.
doi: 10.7498/aps.56.2693
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提出利用布里渊放大技术对水中微弱光散射信号进行频谱选择性光放大的方法.根据频率失谐布里渊放大理论模型，分析了Stokes种子光的线宽及频率失谐对布里渊放大的影响，研究了种子光放大率随水温及其功率密度变化的规律，理论和实验符合较好.研究表明，相同频率失谐时，线宽较大的种子光信号放大率更高.选取20℃的CS2为放大介质，不同温度海水产生的Stokes种子光信号均能得到有效的布里渊放大.相同抽运光功率密度情况下，种子光的放大率随其功率密度的增加而减小，当种子光能量约为5μJ时，其放大率达102以上.
2007, 56 (5): 2699-2703.
doi: 10.7498/aps.56.2699
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Yuika等人利用偏振CARS技术可以准确地确定分子的拉曼退偏比.其方法是，首先对不同检偏角d所对应CARS谱峰的频率分布进行数学模拟，然后由所得系数随检偏角φd的变化求得使CARS信号中共振项消失的偏振角φ０d，最后由消失条件ρ＝-1/(tanθtanφ0d)求出退偏比ρ，θ为产生CARS光的Pump光与Stokes光偏振方向的夹角.本文提出的数据处理方法，即交点法.同Yuika等人处理数据的方法相比，交点法毋需关于谱峰频率分布的知识，做法也更为简便.
2007, 56 (5): 2704-2708.
doi: 10.7498/aps.56.2704
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采用变分方法对于二维矩形光子带隙结构中X点孤子的耗散以及相干作用进行了动力学分析.通过对由作用量原理得到的孤子参量联立方程组的分析可知，除了耗散作用导致孤子的幅度衰减，并引起孤子横向的展宽以外，同向孤子的相互作用负势函数为耗散作用所减弱，从而使得孤子在x方向的束缚态被削弱.孤子中心间距随x的增加呈现出增幅变化且波动周期增大，当纵向距离增大到一定值后，孤子中心间距将一直增大下去.
2007, 56 (5): 2709-2713.
doi: 10.7498/aps.56.2709
摘要 +
根据准相位匹配理论计算了周期极化LiTaO3(PPLT)晶体中0类准相位匹配过程(e+e→e)的增益曲线.在此基础上，使用数百μJ的低抽运能量获得了～106的增益和～10.3%的转换效率，实现了中心波长位于1064nm的基于简并光学啁啾脉冲参量放大(OPCPA)技术的高增益放大，为产生超短超强激光脉冲提供了新的技术手段.实验结果与理论预期基本符合.
2007, 56 (5): 2714-2718.
doi: 10.7498/aps.56.2714
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研究了Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光光谱，分析了Tm2O3含量对Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃上转换发光的影响机理.结果表明：在Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光中，Tm3+存在较强的浓度猝灭效应.随Tm2O3含量增加，Tm3+的上转换蓝光和红光强度先增加，后降低，在0.1mol% Tm2O3达到最大.该结果有助于进一步提高Tm3+的上转换发光效率.
2007, 56 (5): 2719-2724.
doi: 10.7498/aps.56.2719
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通过计算各向异性磁电材料内电磁场模式的本征方程研究了任意方向量子真空模式对磁电材料动量转移总贡献，并指出介质由真空动量转移所获得速度可以由目前发展起来的光纤光学传感器(能测量纳米量级速度)所探测.对该量子真空宏观力学效应的物理机理与潜在应用也做了讨论.
2007, 56 (5): 2725-2730.
doi: 10.7498/aps.56.2725
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用高温熔融法制备了(99.5-χ) GeO2-χBaO-0.5Bi2O3(χ=3, 6, 9mol%)与(99.5-φ)GeO2-φWO3-0.5Bi2O3(φ=3，6，9mol%)玻璃，测定了样品的发射光谱(800nmLD激发)、吸收光谱、荧光衰减和差热曲线.实验结果表明，在GeO2-WO3-Bi2O3系统玻璃中，随着WO3含量的增加，在1260nm处的发光强度增强，荧光半高宽(FWHM)增宽，荧光寿命增长，而且玻璃的吸收边带发生明显的红移；在GeO2-BaO-Bi2O3系统玻璃中，随着BaO含量的增加，玻璃在1290nm处发光强度增强，FWHM增宽，荧光寿命增长，吸收边带也有明显的红移.从吸收边带发生红移的情况，结合发射光谱和荧光衰减曲线特性，我们推断玻璃样品在近红外的宽带发光可能由Bi5+离子所引起.从荧光特性估算了玻璃的σp×τ和σp×Δλ值，这些玻璃均具有较小的σp×τ和较大的σp×Δλ特性，说明GeO2-Bi2O3-MOx(MOx=WO3, BaO) 系统玻璃是研制成近红外(O到S波段)超宽带光纤放大器的良好材料.
2007, 56 (5): 2731-2735.
doi: 10.7498/aps.56.2731
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考虑固有点缺陷形成E′色心的情况，建立了E′色心形成的动力学模型，得到了高纯硅低能粒子辐照E′色心浓度与辐照剂量的关系式.结果表明，在低辐照剂量下，E′色心浓度随剂量的变化呈线性增长；随着辐照剂量的增加，E′色心浓度随剂量的变化呈饱和趋势.如果进一步考虑E′色心和其他物质反应形成新的稳定结构，E′色心浓度随剂量的变化呈双指数关系，E′色心浓度随剂量的变化不再趋于饱和状态，而是偏离饱和状态.理论结果和实验结果很好地符合，说明建立的模型是有效的.
2007, 56 (5): 2736-2741.
doi: 10.7498/aps.56.2736
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报道了可紫外激光刻写的掺铒Na2O-Bi2O3-SiO2和Na2O-B2O3-Bi2O3-SiO2玻璃的光谱特性. 测量和计算了玻璃的光谱参数，分析、讨论了Bi2O3和B2O3含量变化对光谱参数的影响.实验表明基质玻璃中Bi2O3和B2O3含量改变可有效调节掺铒铋硅酸盐玻璃光谱参数.Bi2O3和B2O3含量增加，玻璃的光吸收和荧光性质改善，但Er3+离子的4I13/2能级寿命降低.在B2O3含量为40%(Bi2O3/SiO2＝0.67)时，Er3+离子峰值发射截面、4I13/2能级的荧光寿命和荧光半高宽分别为8.49×10－21cm2，0.52ms和78nm.结果表明掺铒铋硅酸盐玻璃是有前途的紫外光敏有源玻璃材料之一.
2007, 56 (5): 2742-2746.
doi: 10.7498/aps.56.2742
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通常采用含两个耦合参数的紧束缚近似，就能很好地描述光子晶体缺陷因耦合而导致的共振频率分裂.然而，缺陷耦合造成的共振频率移动，即包含奇数个缺陷的耦合系统的中央共振频率位置与原来单缺陷时的共振频率位置存在差异，则只有采用含三个耦合参数的严格紧束缚方法才能正确描述.根据耦合参数与共振频率的关系，利用三缺陷耦合系统的模拟计算结果确定了三个耦合参数的具体值，从而在理论上能够预言由任意个缺陷构成的耦合系统的共振频率的移动和分裂.理论预言与基于有限时域差分法的数值计算完全相符.
2007, 56 (5): 2747-2750.
doi: 10.7498/aps.56.2747
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二维单斜点阵光子晶体在光学聚焦器件及光子晶体波导中有重要的应用价值，详细讨论了二维单斜点阵光子晶体的第一布里渊区及带隙计算，并与常规方法计算得出的二维正三角形晶格光子晶体的带隙结构进行了比较.最后讨论了临界条件下二维单斜点阵光子晶体的带隙结构，证明了本方法的有效性.
2007, 56 (5): 2751-2755.
doi: 10.7498/aps.56.2751
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设计并制备了具有单边大光腔结构的半导体电吸收(electroabsorption，EA)调制器.模拟和测试的结果均表明：单边大光腔结构能有效地改善EA调制器的光场分布，使椭圆形的近场光斑变得圆形化，从而达到与圆形模式光纤之间的匹配，有利于提高耦合效率.
2007, 56 (5): 2756-2759.
doi: 10.7498/aps.56.2756
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在飞秒激光频率梳系统中，通常采用自参考技术测量飞秒激光脉冲的载波包络相移，但该技术需要采用光子晶体光纤进行光谱扩展从而增加了系统的不稳定性，这种技术已经制约了高稳定度的飞秒激光频率梳的发展.采用PPLN晶体差频法测量了宽谱钛宝石振荡器输出的7fs激光脉冲的载波包络频移，得到了大于30dB的拍频信号，为研制无光纤的新一代高稳定度光学频率梳奠定了基础.
2007, 56 (5): 2760-2764.
doi: 10.7498/aps.56.2760
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经相位锁定后的飞秒钛宝石光学频率梳已经广泛用于绝对光频的测量，这是光频标领域一个革命性的突破.在自建的90MHz飞秒钛宝石激光器的基础上首先采用光子晶体光纤将其光谱展宽到一个光倍频程，接着利用锁相环技术分别将重复频率和载波包络频移同时高精度地锁定到一台稳定度为6×10－14的Cs钟上，进而得到了稳定度相同的飞秒光学频率梳.
2007, 56 (5): 2765-2768.
doi: 10.7498/aps.56.2765
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采用420μm纤芯直径、18cm长的空心光纤作为探测器，在强飞秒激光在氩气中成丝的条件下，研究了成丝不同部位的光谱变化.实验结果表明由于成丝范围内不同部位的脉冲宽度不一样，导致空心光纤位于成丝的不同位置时所获得的光谱展宽也不尽相同.在成丝长度范围内的特定位置可以将50fs入射脉冲最窄压缩至24.8fs.
2007, 56 (5): 2769-2775.
doi: 10.7498/aps.56.2769
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从非线性薛定谔方程出发，对SPM作用引起传输脉冲的相位作了合理近似，引入了频谱展宽因子，发现在存在增益时正色散光纤的SPM作用加剧了脉冲频谱展宽幅度，并且脉冲中心和两翼部分的频谱展宽差异很大.给出了存在增益的正色散光纤中高斯型脉冲自相似传输的时域演化，揭示了脉冲展宽的中心部分对边翼部分挤压和覆盖及最终形成自相似脉冲的过程，提出了自相似传输现象的一种合理解释.并通过数值模拟三种不同形状初始脉冲的自相似演化过程对提出的理论进行了验证.
2007, 56 (5): 2776-2783.
doi: 10.7498/aps.56.2776
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提出了基于波叠加法的patch近场声全息技术(PNAH).该方法首先通过线性叠加在振动体内部“虚置”的若干不同强度的简单源产生的波场来拟合实际声场，实现近场外推，然后采用计算简便的FFT方法进行全息重建.该方法解决了现有PNAH技术近场外推过程中存在的外推精度和计算效率问题，具有外推精度高、计算速度快、实现方法简单等特点，更适用于工程计算.为了验证本方法的正确性与有效性，将其用于单点激励固支板的全息实验中，取得了令人满意的结果.
2007, 56 (5): 2784-2789.
doi: 10.7498/aps.56.2784
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运用FDTD(时域有限差分法)研究了弹性波/声波通过二维正方形排列的铁/水声子晶体的传播特性.发现铁/水声子晶体在高频范围存在完全带隙，软包层铁/水声子晶体在低频范围出现共振带隙，它们分别对应于不同的带隙形成机理.通过铁/水声子晶体和软包层铁/水声子晶体的组合，可以得到从高频到低频的组合宽带隙结构，从而达到在更宽频范围内控制弹性波传播的目的；而且通过调整包层的厚度、铁芯的大小、以及填充率等结构参数，可以有效地调节组合宽带隙的频率结构.
2007, 56 (5): 2790-2795.
doi: 10.7498/aps.56.2790
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实现高速沉积对于薄膜微晶硅太阳电池产业化降低成本是一个重要手段.采用超高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术，实现了微晶硅硅薄膜的高速沉积，并通过改变气体总流量改变气体滞留时间，考察了气体滞留时间在化学气相沉积(CVD)过程中对薄膜的生长速率以及光电特性和结构特性的影响.采用沉积速率达到12?/s的高速微晶硅工艺制备微晶硅电池，电池效率达到了5.3％.
2007, 56 (5): 2796-2801.
doi: 10.7498/aps.56.2796
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在孔隙介质逾渗理论的基础上，将另外一个非常重要的渗透通道——裂隙引入到介质的逾渗研究中，提出了更为普遍的孔隙裂隙双重介质的逾渗研究方法.通过对二维平面孔隙裂隙双重介质的数值计算，得到了孔隙裂隙双重介质三个重要参数：孔隙率，裂隙分形维数、裂隙数量分布初值与逾渗概率的关系，给出了孔隙裂隙双重介质逾渗阈值的数学表达式，揭示了孔隙裂隙双重介质的逾渗规律.
流体、等离子体和放电
2007, 56 (5): 2802-2807.
doi: 10.7498/aps.56.2802
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考虑束-离子通道边界上等离子体电子可能发生的扰动，导出了TM模本征方程的理论式.通过对理论结果的数值模拟计算，在阶跃边界情况下将束-离子通道与一般介质波导的电磁关系进行了比较，发现束-离子通道可以通过改变等离子体频率来控制其工作模式.分析对照扰动电荷边界与阶跃边界对束-离子通道电磁模式的影响，观察到在扰动电荷边界情况下，束-离子通道在低频区域(ω＜ωp,ωp为等离子体频率)内截止频率显著提高，并在高频区域(ω>ωp)内出现了新的电磁模式.研究结果对离子通道激光(ICL)和离子通道电子回旋脉塞(ICECM)的设计提供重要的理论依据.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2007, 56 (5): 2808-2812.
doi: 10.7498/aps.56.2808
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在25mL的不锈钢反应釜中，利用无水三氯化铝与叠氮化钠在无溶剂的条件下直接反应，成功地合成出了单晶氮化铝纳米线，反应温度为450℃，有效反应时间为24h.高分辨率透射电子显微镜测试结果显示，纳米线多为长直线状外貌特征，直径在40—60nm范围内，最大长度可达几个微米.高分辨率电子衍射和X射线衍射结果都表明，多数纳米线为六方结构，也有少量呈现面心立方结构.同时，提出了长直线状六方和面心立方单晶氮化铝纳米线的生长机理的假设，并对六方单晶氮化铝纳米线生长方向的人工控制也进行了讨论.
2007, 56 (5): 2813-2820.
doi: 10.7498/aps.56.2813
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使用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法和超原胞模型，研究了吸附在Cu(100)表面上的二维有序排列的幻数团簇Nb4的结构稳定性及其电子结构性质.计算表明，四面体结构和平面的菱形结构的Nb4团簇都可以稳定地吸附在Cu(100)表面上，这个体系很可能有重要的应用前景.在Cu(100)表面上，菱形结构的Nb4比四面体结构的Nb4更稳定，从Nb4团簇的四面体结构到菱形结构，需经过的势垒高度约为0.94eV/团蔟.电子结构的计算表明，在Nb4吸附后，Cu(100)表面与Nb4团簇间有明显的电荷重新分布，表面Cu原子的电子态密度也明显改变.
2007, 56 (5): 2821-2827.
doi: 10.7498/aps.56.2821
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基于非共线光参量放大(NOPA)，以宽带794nm飞秒激光的倍频光为抽运光，以连续的He-Ne激光为信号光，产生了与宽带794nm飞秒激光精确同步的无直流背底的1064nm的脉冲光.实验结果显示该1064nm的光脉冲可作为光参量啁啾脉冲放大系统的抽运激光链的种子光，从而实现用全光学方法实现OPCPA系统抽运光和信号光的精确同步.还将非共线光参量放大器置于经特殊设计的He-Ne激光腔内，也同样成功得到了无直流背底的1064nm的光脉冲.经一次光参量放大后所得到的1064nm光的光谱和空间啁啾特性与非共线光参量放大器置于He-Ne激光腔外时得到的1064nm的光脉冲相同，而其单脉冲能量约为腔外NOPA的10倍.
2007, 56 (5): 2828-2832.
doi: 10.7498/aps.56.2828
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针对六角密堆金属锂16个原子超晶胞(supercell)、填隙一个氢原子的周期单元，采用基于密度泛函理论的平面波-赝势方法，研究了零温条件下压力及填隙氢掺杂对体系弹性性质的影响.结果表明氢掺杂导致体系的体模量增加.常压下掺杂体系的弹性常数C11，C33，C66和C12高于单质体系，剪切模量C44有所下降，而C13则与单质体系持平.压力作用下C11，C33和C66一直大于单质体系，但C12的值低于单质体系.在2GPa—4GPa压力区间内，弹性常数C13呈反常变化，小于单质体系；在高压区掺杂体系的C44和C13则高于单质体系的相应量值，压力导致掺杂体系和单质体系之间剪切模的偏离加剧.掺杂体系在压力作用下依然保持压缩模的各向同性，具有和单质体系相似的特性.
2007, 56 (5): 2833-2837.
doi: 10.7498/aps.56.2833
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使用第一性原理方法结合平均场模型研究了压力从0到150GPa、温度从0到1500K，金属铍六角密排结构(hcp)的热力学性质，包括铍的常态性质，等温高压物态方程，以及常压下平衡体积、体弹模量随温度的变化，Hugoniot曲线等.0K物态方程由广义梯度近似下的密度泛函理论计算，粒子热运动的贡献由平均场模型计算.由于铍的Debye温度比较高，计算自由能时考虑了零点振动能修正.计算结果与已有的静力学和冲击波实验数据符合得非常好.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2007, 56 (5): 2838-2844.
doi: 10.7498/aps.56.2838
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基于密度泛函理论框架下的第一性原理离散变分(DV)和DMol方法研究了4d过渡金属元素在γ-TiAl 中的择优占位行为及其Nb和Mo的合金化效应.转移能的计算结果表明Y，Zr，Nb，Mo在γ-TiAl中有Ti占位倾向，而Tc，Ru，Rh和Pb则表现为Al占位倾向.通过对差分电荷密度、Mulliken轨道集居数以及态密度的分析表明Nb和Mo可以提高杂质元素与其近邻基体元素之间的相互作用和相应原子之间的键合强度，导致较强的固溶强化效应.
2007, 56 (5): 2845-2851.
doi: 10.7498/aps.56.2845
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通过对聚乙烯咔唑(PVK) 掺杂三(2-苯基吡啶)铱(Ir(ppy)3)和4-二氰亚甲基-2-叔丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久咯呢定基-9-烯基)-4H-吡喃(DCJTB)，PVK 掺杂DCJTB和PVK掺杂Ir(ppy)3聚合物在成膜时高压电场作用下分子取向变化对单线态和三线态激子形成截面的研究，发现，随着成膜时电场的增强，单线态激子的形成截面在增加，而三线态激子的形成截面却减小.
2007, 56 (5): 2852-2857.
doi: 10.7498/aps.56.2852
摘要 +
在单电子紧束缚无序模型基础上，建立了一维二元关联无序体系电子跳跃输运直流电导模型，并推导了其直流电导公式，通过计算其直流电导率，探讨了格点能量无序度、非对角关联及温度、外场对体系跳跃电导的影响.计算结果表明，一维二元无序体系的直流电导率随着格点能量无序度的增大而减小；当引入非对角关联时，体系出现退局域化现象，从而使体系的直流电导率增大；温度对体系的电子输运的影响表现为体系的直流电导率随温度的升高而增大；在外加电场的调制下，体系的直流电导率在强场区随电场强度增加而增长很快，呈现出非欧姆定律特性，但在弱场区外场的作用不明显.
2007, 56 (5): 2858-2862.
doi: 10.7498/aps.56.2858
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利用区熔法、机械合金化、放电等离子烧结(SPS)技术、热压法等多种工艺制备了p型碲化铋基热电材料.在300—500K的温度范围内测量了各热电性能参数，包括电导率(σ)、塞贝克系数(α)和热导率(κ)，研究了制备工艺对热电性能的影响.结果表明，所制备的块体材料与同组成区熔晶体相比，性能优值ZT均有不同程度的提高.其中，利用区熔法结合SPS技术可获得热电性能最佳的块体材料，其ZT值达1.15.
2007, 56 (5): 2863-2867.
doi: 10.7498/aps.56.2863
摘要 +
提出了一个基于磁动力学方程的宏观唯象理论模型，对纳米级赝自旋阀结构的电流感应磁化翻转效应给出了明晰的物理解释：流入自由层的净自旋流和自由层内的自旋弛豫过程的共同作用，导致自由层总磁矩随时间的改变，甚至产生磁化方向的翻转.模型将“铁磁/非铁磁”界面的自旋相关散射，以及铁磁层中的自旋积累和弛豫过程，统一于宏观的磁动力学方程中.通过求解该方程的解析解，给出了赝自旋阀在电流激励下的磁化翻转条件和临界电流密度的表达式.对该效应的定性解释和数值模拟结果都和实验报道良好符合.根据模型分析了影响临界电流密度的诸因素，并指出提高器件性能的途径.
2007, 56 (5): 2868-2872.
doi: 10.7498/aps.56.2868
摘要 +
针对有机给体-受体型异质结薄膜太阳电池，基于薄膜中的光学干涉效应和激子扩散理论建立模型，定量分析了有机层厚度对太阳电池性能的影响，通过限制有机光敏层厚度来控制由光学干涉效应引起的局部光子密度(光强度)的分布，进而优化有机层的吸收效率和激子扩散效率，以此达到提高器件光伏效率的目的.并通过实验进行了验证.
2007, 56 (5): 2873-2877.
doi: 10.7498/aps.56.2873
摘要 +
采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术以蓝宝石为衬底在n型GaN单晶层上生长了InGaN/GaN多量子阱结构外延薄膜，利用高分辨X射线衍射(HRXRD)，卢瑟福背散射/沟道(RBS/channeling)，以及光致发光(PL)技术对InGaN/GaN多量子阱结构薄膜分别进行了平均晶格常数计算、In原子替位率计算和In组分的定量分析.研究表明：InGaN/GaN多量子阱的水平和垂直方向平均晶格常数分别为aepi=0.3195nm，cepi=0.5198nm，In原子的替位率为99.3%，利用HRXRD和RBS/channeling两种分析技术计算In的组分分别是0.023和0.026，并与样品生长时设定的预期目标相符合，验证了两种实验方法的准确性；而用室温条件下的光致发光谱(PL)来计算InGaN/GaN多量子阱中In的组分是与HRXRD和RBS/channeling的实验结果相差很大，说明用PL测试In组分的方法是不适宜的.
2007, 56 (5): 2878-2881.
doi: 10.7498/aps.56.2878
摘要 +
利用变温吸收谱(11—300K)对非故意掺杂液相外延Hg1-xCdxTe进行研究,对吸收边在低温区间(<70K)出现的约7—20meV反常移动现象进行了分析.结果表明该现象是由材料中Hg空位作为受主能级存在而形成的,红移幅度与样品组分/载流子浓度有关.据此估算Hg空位大致位于价带上方约20meV,与Hg空位形成浅受主能级的经验公式计算结果基本符合.该结果可以解释由传统吸收谱方法确定材料禁带宽度略高于材料实际光电响应截止能量值的现象.
2007, 56 (5): 2882-2889.
doi: 10.7498/aps.56.2882
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针对光伏型中波HgCdTe双色红外探测器作了优化模拟计算，器件采用典型n-p-p-p-n结构和同时工作模式，建立的二维模型考虑了辐射复合、俄歇复合和Shockley-Read-Hall(SRH)复合三种复合机理，以及深能级辅助隧穿和带间直接隧穿效应，载流子穿过阻挡层势垒的隧道效应采用传递矩阵法计算.分析了双色器件光谱响应随吸收区SRH复合少子(电子)寿命的变化关系，以及串音与阻挡层组分的关系.模拟结果显示，随吸收区少子寿命变短，量子效率迅速下降；为了使器件有较高的量子效率，HgCdTe材料的SRH复合电子寿命应该至少在10ns以上.随阻挡层组分增大，势垒增高，串音迅速减小，大约在阻挡层组分差为0.03时下降到光学串音决定的稳定值，得出了抑制电学串音，阻挡层组分差的临界值为0.03.
2007, 56 (5): 2890-2894.
doi: 10.7498/aps.56.2890
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重掺杂禁带变窄效应引起异质结导带、价带带阶的扰动，从而使突变HBT异质结界面势垒的形状和高度发生了变化，这将对电流传输特性产生重要的影响.基于热场发射-扩散模型，对这一现象进行了深入的研究.得到的结论是：异质结界面势垒的扰动引起内建势的变化对电流影响的重要性远大于其引起隧道效应发生区域的变化，这是由于内建势的变化对电流的影响反映在指数项；因此对于突变HBT，精确考虑禁带变窄在导带与价带之间的分布对于器件性能的分析是非常重要的.
2007, 56 (5): 2895-2899.
doi: 10.7498/aps.56.2895
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就蓝宝石衬底上制备的AlGaN/GaN场板(field plate)HEMT器件、常规HEMT器件性能进行了分析对比.结果证明两种结构的器件直流参数变化不大，但是采用场板后器件的击穿电压从52V提高到了142V.在此基础上利用Sivaco软件对两种器件进行模拟仿真，深入分析了FP对器件击穿电压的影响.
2007, 56 (5): 2900-2904.
doi: 10.7498/aps.56.2900
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研究了钝化在抑制电流崩塌的同时，会引起HEMT器件击穿电压的下降.而采用场板结构的AlGaN/GaN场板HEMT器件(FP-HEMT)的击穿电压从46V提高到了148V，表明了场板对提高击穿电压有显著作用(3倍以上).接着，比较了FP-HEMT器件与常规HEMT器件，钝化后HEMT器件在应力前后的电流崩塌程度，得出了采用场板结构比之钝化对器件抑制电流崩塌有更明显作用的结论.从理论上和实验上都表明，采用场板结构能够很好解决提高击穿电压与抑制电流崩塌之间的矛盾.
2007, 56 (5): 2905-2909.
doi: 10.7498/aps.56.2905
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提出了一种新型全方位反射铝镓铟磷(AlGaInP)薄膜发光二极管(LED)的结构和制作工艺，在这个结构里应用了低折射率的介质和高反射率的金属联合作为反光镜.用金锡合金(80Au20Sn，重量比)作为焊料把带有反光镜的AlGaInP LED外延片倒装键合到GaAs基板上(RS-LED)，去掉外延片GaAs衬底，把被GaAS衬底吸收的光反射出去.通过与常规AlGaInP 吸收衬底LEDs(AS-LED)和带有DBR的AlGaInP 吸收衬底LEDs(AS-LED(DBR))电、光特性的比较，证明新型全方位反射AlGaInP薄膜LED结构能极大提高亮度和效率.正向电流20mA时，RS-LED的光输出功率和流明效率分别是AS-LED的3.2倍和2.2倍，是AS-LED(DBR)的2倍和1.5倍.RS-LED(20mA下峰值波长627nm)的轴向光强达到194.3mcd，是AS-LED(20mA下峰值波长624nm)轴向光强的2.8倍，是AS-LED(DBR)(20mA下峰值波长623nm)轴向光强的1.6倍.
2007, 56 (5): 2910-2914.
doi: 10.7498/aps.56.2910
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采用多源有机分子气相沉积系统(OMBD)制备了Alq3，PBD/Alq3，PBD/Alq3/PBD单层、双层以及量子阱结构，利用电化学循环伏安法和吸收光谱、荧光光谱研究了量子阱的类型和样品的光致发光特性.电化学循环伏安法和吸收光谱的测量结果表明，PBD/Alq3有机量子阱为Ⅰ型量子阱结构.荧光光谱的研究结果表明，单层Alq3的光致发光峰不随Alq3厚度变化而变化；但是双层PBD/Alq3结构光致发光峰随Alq3厚度的减小而发生蓝移；同样对于PBD/Alq3/PBD量子阱结构光致发光峰随Alq3厚度的减小而发生蓝移.对引起光谱蓝移的原因进行了讨论.
2007, 56 (5): 2915-2919.
doi: 10.7498/aps.56.2915
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采用等离子增强化学气相沉积方法(PECVD)制备了微量掺碳的p型纳米非晶硅碳薄膜(p-nc-SiC：H)，反应气体为硅烷和甲烷，掺杂气体采用硼烷，沉积温度分别采用333K，353K和373K.测量结果表明随着沉积温度增加和碳含量的增加，薄膜的光学带隙增加；薄膜具有较宽的带隙和较高的电导率，同时有较低的激活能(0.06eV).Raman和XRD测量结果表明薄膜存在纳米晶.优化的p型纳米非晶硅碳薄膜作为非晶硅p-i-n太阳电池的窗口层，使得太阳电池的开路电压达到0.94V.
2007, 56 (5): 2920-2925.
doi: 10.7498/aps.56.2920
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使用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法，研究了Nb二维单层原子薄片的结构稳定性和电子结构性质.对其所有的二维晶格结构的计算表明，由于Jahn-Teller效应，对称性较高的正方和六角晶格都是不稳定的二维结构.而稳定的二维结构是由对称性较高的六角晶格畸变后形成的对称性较差的斜方和中心长方结构.Nb单层原子薄片不能形成长方晶格结构.通过计算电子结构和Jahn-Teller效应，进一步讨论了这些结构的相对稳定性以及各二维晶格结构的电子能带和态密度等性质.
2007, 56 (5): 2926-2930.
doi: 10.7498/aps.56.2926
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报道了以飞秒脉冲激光为激发光源的水溶性CdTe量子点(QDs)的稳态荧光光谱和纳秒时间分辨荧光光谱.实验发现CdTe量子点的荧光光谱峰值位置随激发波长变化发生明显移动，激发脉冲波长越长，荧光峰位红移越大.荧光动力学实验数据显示，在400nm和800nm脉冲激光激发下，水溶性CdTe量子点的荧光光谱中均含有激子态和诱捕态两个衰减成分，两者的发射峰相距很近，诱捕态的发射峰波长较长.在800nm脉冲激光激发下的诱捕态成分占总荧光强度的比重比400nm激发下的约高3倍，其相对强度的这种变化导致了稳态荧光发射峰位的红移.
2007, 56 (5): 2931-2936.
doi: 10.7498/aps.56.2931
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从Landau-Devonshire唯象理论出发，考虑到晶格失配导致的NFDA3位错应力场与极化场的耦合，研究了在SrTiO3衬底上外延生长的PbZr0.4Ti0.6O3薄膜厚度对其自发极化强度、电滞回线的影响. 结果表明，产生刃位错的PbZr0.4Ti0.6O3薄膜临界厚度为～1.27nm，当薄膜厚度大于临界厚度时，在所形成的位错附近，极化强度出现急剧变化，形成自发极化强度明显减弱的“死层”；随着薄膜厚度的减小，位错间距增大，“死层”厚度与薄膜总厚度之比增加. 由薄膜电滞回线的变化情况可知，其剩余极化强度随着薄膜厚度的减小而逐渐减小.
2007, 56 (5): 2937-2944.
doi: 10.7498/aps.56.2937
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以GaP为靶材采用射频磁控溅射法制备GaP红外光学薄膜，通过保持Ar Ⅰ 750nm发射光谱线强度不变获得了不同工艺参数，并对沉积过程进行了计算机模拟.功率较小、气压较大时，Ga和P的溅射率、输运效率及沉积到衬底时的能量均较小，Ga的溅射率及输运效率均大于P的，使薄膜沉积速率较低、薄膜中Ga的含量大于P的，GaP薄膜产生较大吸收.功率较大、气压较小时，Ga和P的溅射率、输运效率及沉积到衬底时的能量均增大，Ga的溅射率大于P的、但其输运效率小于P的，使GaP薄膜的沉积速率增大、薄膜中Ga与P的含量接近化学计量比，GaP薄膜的吸收降低，因此有利于制备厚度较大的GaP薄膜.
2007, 56 (5): 2945-2950.
doi: 10.7498/aps.56.2945
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通过传输矩阵法分析了材料介电常数的变化对于单缺陷结构的磁光多层膜隔离器性能的响，并提出了一种多缺陷结构的磁光多层膜结构.同单缺陷结构相比，多缺陷结构的旋转角的频谱响应带宽有很大增加，对于材料介电常数变化的宽容性得到了一个数量级的提高.同时这种多缺陷的结构对于膜层厚度的变化和入射角度也有很好的宽容性.
2007, 56 (5): 2951-2957.
doi: 10.7498/aps.56.2951
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报道了Tm3+/Ho3+共掺的镓铋酸盐玻璃14Ga2O3-25Bi2O3-20GeO2-31PbO-10PbF2玻璃1.47μm(S波段)发光和能量传递特征，应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃的强度参数Ωt(t=2，4，6)，自发辐射概率A、荧光分支比β，荧光辐射寿命τ等各项光谱参数以及有效荧光线宽Δλeff和峰值发射截面σpeake.通过测量荧光光谱和荧光寿命研究了Ho3+离子掺杂浓度对Tm3+离子1.47μm波段发光性能的影响，分析了Tm3+和Ho3+之间的能量传递过程.结果表明一定浓度内Ho3+的共掺迅速降低了Tm3+：3F4能级的粒子数，而对3H4能级粒子数影响不大，从而降低了3F4和3H4能级间布居数反转的难度，极大地提高了1.47μm发光效率.研究表明镓铋酸盐玻璃是适用于S波段光纤放大器的一种潜在基质材料，而掺杂一定浓度的Ho3+离子有利于提高Tm3+离子在1.47μm波段的发光效率.
2007, 56 (5): 2958-2961.
doi: 10.7498/aps.56.2958
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利用偏振时间分辨光谱和时间分辨Kerr旋转谱，研究了GaAs中的InAs单层和亚单层的电子自旋动力学.实验发现，在非共振激发条件下，厚度为1/3单层的InAs亚单层中电子自旋弛豫寿命长达3.4ns，而1个单层厚的InAs层的电子自旋寿命只有0.48ns；而在共振激发条件下，亚单层结构中的电子自旋寿命大大减少，只有70ps，单层InAs中电子自旋寿命没有显著变化.分析表明，低温下InAs单层和亚单层结构中，Bir-Aronov-Pikus(BAP)自旋弛豫机理占主导地位.通过改变材料结构特性和激发条件来改变电子空穴的空间相关性，从而达到控制自旋弛豫的目的.
2007, 56 (5): 2962-2967.
doi: 10.7498/aps.56.2962
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采用波长为236nm紫外光激励乙醇水溶液获得荧光光谱并对其偏振特性进行了研究.实验中分别改变入射光的偏振度，在300—400nm波段内进行荧光光谱、水平和垂直偏振荧光光谱检测.实验结果表明，当采用线偏振光照射乙醇水溶液时，其发射的荧光具有一定的偏振性，并计算了其偏振度.经理论分析得到了描述荧光偏振态的四个斯托克斯矢量，进而对该荧光的偏振状态进行了描述，通过对乙醇-水溶液的米勒矩阵的计算，对溶液中分子的取向特性进行了分析.本结果能对乙醇-水团簇分子的结构提供理论参考.
2007, 56 (5): 2968-2973.
doi: 10.7498/aps.56.2968
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利用X射线粉末衍射确定了Tm3+掺杂硅酸镓镧(La3Ga5SiO14，LGS)晶体的晶体结构；运用DICVOL91程序计算了该晶体不同部位的晶胞参数；测定了Tm：LGS晶体的室温吸收谱和470nm光激发下的发射光谱；根据Judd-Ofelt理论拟合了Tm3+的三个晶场调节参数Ωt(t=2，4，6)，分别为2.694×10-20cm2，1.842×10-20cm2，0.030×10-20cm2；计算了各个能级跃迁的谱线强度、振子强度、吸收截面等，进而计算了3H4和3F4态的自发跃迁概率、辐射寿命、荧光分支比和积分发射截面，并对结果进行了分析.
2007, 56 (5): 2974-2978.
doi: 10.7498/aps.56.2974
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采用交流阻抗谱，电容-电压，电容-频率等实验方法，研究了共轭高分子MEH-PPV(poly［2-methoxy，5-(2-ethylhexoxy)-1，4-phenylene vinylene］)发光二极管的载流子注入过程.对于结构为ITO/PEDOT/MEH-PPV/Ba/Al的发光器件，实验结果表明，电极界面是欧姆接触的，载流子的注入是非平衡的，器件薄膜中存在陷阱容易俘获注入电荷，形成空间电荷区，陷阱密度约为3.75×1016cm-3.
2007, 56 (5): 2979-2985.
doi: 10.7498/aps.56.2979
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制备了常规有机发光二极管ITO/NPD/Alq3/LiF/Al，测量了该器件发光的磁场效应.发现尽管在1T范围内的磁场对发光层Alq3的光致发光没有影响，但磁场作用下器件的电致发光(MEL)却呈现出明显的磁效应，且MEL与器件的偏压有很强的依赖关系：在小偏压时，随着磁场的增加MEL是单调递增，且在大小约为40kA/m的磁场下达到饱和，之后即使磁场增大到约1T 的情况下也没有变化；但当偏压变大时，MEL则呈现先增加，在40kA/m处达到峰值后却又减弱，而且偏压越大该MEL的减弱则越明显.对所观察到的实验结果进行了定形解释，即三线态激子相互淬灭产生单线态激子和三线态激子与器件中的非平衡载流子相互作用是此效应的物理机理.
2007, 56 (5): 2986-2991.
doi: 10.7498/aps.56.2986
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利用软X射线共振非弹性散射谱(resonant inelastic soft X-ray scattering, RIXS)对3d过渡金属硫化物中的硫化锰(MnS)电子结构进行了研究.通过分析Mn2+的2p63d5→2p53d6→2p63d5二次光子过程，得到了共振非弹性散射谱中的两类非弹性峰，d-d电子跃迁和电荷转移(charge-transfer)跃迁.这两部分跃迁分别共振增强于L边附近及伴随峰附近.基于Hartree-Fock方法的多重态计算分别模拟了原子近似下和立方体Oh对称群下共振非弹性散射谱及吸收谱.计算得MnS实际晶体场10Dq值介于0.80eV—0.85eV之间.对MnS和MnO CT跃迁差异的讨论表明MnS较强的CT跃迁来源于其较窄的能隙宽度.
2007, 56 (5): 2992-2997.
doi: 10.7498/aps.56.2992
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将GaAs光电阴极发射层掺杂浓度由体内到发射表面从高到低的进行指数掺杂，能在发射层形成一个恒定的内建电场，有利于光电子的逸出.在考虑内建电场的作用下，通过建立和求解少数载流子所遵循的一维连续性方程，得到了反射式和透射式指数掺杂阴极的量子效率公式，并利用这些公式对其量子效率进行了理论计算和仿真.计算结果显示发射层指数掺杂能较明显的提高阴极的量子效率，与均匀掺杂阴极相比，能使反射式阴极积分灵敏度提高约20%，透射式阴极提高30%以上.指数掺杂提高阴极量子效率的主要原因与内建电场有关，光电子在内建电场作用下以扩散加漂移的方式到达阴极表面，从而减小了后界面复合速率对阴极的影响，同时提高了阴极的等效电子扩散长度.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2007, 56 (5): 2998-3003.
doi: 10.7498/aps.56.2998
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不同沉积条件下，在单晶硅基底上沉积了含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜，用静滴接触角/表面张力测量仪测量了水与FN-DLC膜表面的接触角.用X射线光电子能谱、Raman光谱和傅里叶变换吸收红外光谱(FTIR)分析了薄膜的组分和结构.用原子力显微镜观测了薄膜的表面形貌.结果表明，FN-DLC薄膜疏水性能主要取决于薄膜表面的化学结构、薄膜表面极化强度的强弱、以及薄膜的表面粗糙度的大小.sp3/sp2的比值减小，CF2基团含量增加，薄膜粗糙度增加，接触角增大；反之，则接触角减小.在工艺上，沉积温度和功率的减小，气体流量比r(r=CF4/［CF4+CH4］)的增加，都会使水的浸润性变差，接触角增大.
2007, 56 (5): 3004-3009.
doi: 10.7498/aps.56.3004
摘要 +
不同条件下，在单晶硅基片上沉积了含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜.原子力显微(AFM)形貌显示，掺N后，薄膜变得致密均匀.傅里叶变换吸收红外光谱(FTIR)表明，随着r(r=N2/［N2+CF4+CH4］)的增大薄膜中C—H键的逐渐减少，C〖FY=,1〗N和C≡N键含量逐渐增加.X射线光电子能谱(XPS)的C1s和N1s峰拟合结果发现，N掺入导致在薄膜中出现β-C3N4和a-CNx(x=1,2,3)成分.Roman散射谱的G峰向高频方向位移和峰值展宽等证明：随着r的增大，薄膜内sp2键态含量增加.
2007, 56 (5): 3010-3016.
doi: 10.7498/aps.56.3010
摘要 +
结合MCDTDH方法和优化控制理论，以吡嗪分子为例，模拟了在给定不同的目标态下具有3个振动模两个电子态的分子系统的量子动力学过程. 以电子激发态作为目标态，优化激光场为一个楔形脉冲，它所激发的电子波函数在两个调制模空间中振荡最后达到平衡位置，并有较高的目标态产生率.发现目标态的选择强烈地影响波函数随时间的演变情况，若目标态在各个模的平衡位置，在优化激光场的作用下，电子波函数被直接激发到其平衡位置；若目标态不在振动模的平衡位形，其电子波函数经过强烈的振荡以达到平衡态.
地球物理学、天文学和天体物理学
2007, 56 (5): 3017-3021.
doi: 10.7498/aps.56.3017
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系统地研究了亚微米聚苯乙烯微球在气-液界面的组装机理.聚苯乙烯微球在介质对流的带动下会到达悬浮液的表面并在气-液界面组装，气-液界面处聚苯乙烯微球间由弯液面产生的毛细管力是组装的推动力.界面处聚苯乙烯微球在干燥过程中其润湿性发生了转变，由完全润湿到部分润湿并最终变成不润湿，相应的聚苯乙烯微球与分散介质间接触角也逐渐增大.研究表明，只有接触角达到或超过某数值θ′critical时，才能够出现气-液界面组装现象.考虑到PS胶粒晶体的表面是“规则”粗糙的表面，由Wenzel公式知θ′critical大于测量值θ＝22°.聚苯乙烯微球润湿性的转变是界面组装发生和持续进行的关键性因素.
2007, 56 (5): 3022-3027.
doi: 10.7498/aps.56.3022
摘要 +
为了对台风流场的复杂结构进行研究，采用二次变分方法对台风风场进行分解.首先，将台风的流场分解成最大的、不对称的涡旋流场和无旋流场；然后将不对称的涡旋流场分解成最大的对称涡旋和不对称的β涡旋对；最后，利用WRF(weather research and forcasting)模式(V2.1.2)模拟了200601号珍珠台风，并对各时次的500hPa风场用该方法进行分解，结果表明：该方法对台风的运动机理研究和实际的台风路径预测提供了有价值的信息.
2007, 56 (5): 3028-3030.
doi: 10.7498/aps.56.3028
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海表盐度是描述海洋的一个重要参量，海表盐度的微波探测是海洋遥感研究的重要内容.利用黄海实测盐度数据和海表亮温资料，建立了一个适用于黄海近岸的盐度反演模式.在没有海浪破碎情况下，利用L波段的亮温资料反演海洋表层盐度.本模式充分考虑了海面粗糙度的影响，从海水亮温和海水的介电常数反演的表层盐度和实测的表层海水盐度基本一致，其平均绝对误差为0.288psu，与同类模式相比具有较高的精度.
