Vol. 57, No. 8 (2008)
2008年04月20日
总论
2008, 57 (8): 4641-4645.
doi: 10.7498/aps.57.4641
摘要 +
研究一个激光脉冲放大器增益通量的模型. 利用广义变分迭代方法, 首先决定Lagrange乘子,然后构造迭代关系式. 最后得到了相应模型近似解.
2008, 57 (8): 4646-4648.
doi: 10.7498/aps.57.4646
摘要 +
利用解析方法研究了一类Landau-Ginzburg-Higgs方程. 由广义变分迭代理论得到了相应方程的解，从而得到了对应方程孤子的近似解.
2008, 57 (8): 4649-4651.
doi: 10.7498/aps.57.4649
摘要 +
针对广义Birkhoff系统动力学，提出广义Birkhoff系统动力学的一类逆问题，研究由已知积分流形来建立广义Birkhoff方程. 这类逆问题的解通常不是唯一的，需给出必要的补充要求. 最后举例说明结果的应用.
2008, 57 (8): 4652-4656.
doi: 10.7498/aps.57.4652
摘要 +
在时间不变的特殊无限小变换下,研究相对论性变质量非完整可控力学系统的非Noether守恒量——Hojamn守恒量.建立了系统的运动微分方程, 给出了系统在特殊无限小变换下的形式不变性(Mei对称性)的定义和判据以及系统的形式不变性是Lie对称性的充分必要条件.得到了系统形式不变性导致非Noether守恒量的条件和具体形式.举例说明结果的应用.
编辑推荐
2008, 57 (8): 4657-4659.
doi: 10.7498/aps.57.4657
摘要 +
研究广义Birkhoff系统的积分不变量.给出系统存在积分不变量的条件，在此条件下导出系统的线性积分不变量、通用积分不变量和二阶绝对积分不变量.举例说明结果的应用.
2008, 57 (8): 4660-4666.
doi: 10.7498/aps.57.4660
摘要 +
颗粒体系是一类复杂的耗散体系.在颗粒气体中，耗散性质会使其内部形成局部的凝聚，类似于真实气体中亚稳分解形成的液滴，因此被认为是颗粒气液两相分离的过程. 零重力环境下二维颗粒气体相分离现象已有成熟的流体静力学理论解释，将该理论模型推广到三维情形，发现相分离现象依然存在且具有同样的不稳定性根源，通过理论计算给出了三维相分离发生的具体条件. 同时，用分子动力学方法模拟检验了理论结果，并给出了三维颗粒气体相分离的新形貌.
2008, 57 (8): 4667-4674.
doi: 10.7498/aps.57.4667
摘要 +
颗粒物质是由众多离散颗粒组成的软凝聚态物质，涉及多个物理层次结构和机制，是多尺度问题. 首先阐述了颗粒物质多尺度力学的研究框架，指出颗粒间接触力链构成的细观尺度是核心，颗粒物质显示出的独特静态堆积特性和动态流变特性都与细观尺度力链的复杂演变规律直接相关. 围绕着定量描述力链特征这一目标，采用严格的球形颗粒Hertz法向接触理论和Mindlin-Deresiewicz切向接触理论，对重力作用下12000个球心共面的二维等径颗粒静态堆积进行了离散动力学模拟，对力链分布特征、接触力规律等做了量化分析，考察了颗粒
2008, 57 (8): 4675-4684.
doi: 10.7498/aps.57.4675
摘要 +
建立具有一般非线性弹性力、广义摩阻力和谐波激励的一类相对转动非线性动力系统的动力学方程. 对相对转动非线性自治系统进行定性分析，通过构造Lyapunov函数研究自治系统奇点的稳定性. 运用多尺度法求解谐波激励下非自治系统在几种不同共振响应下的近似解，同时分析了主振系统稳态运动的稳定性.
2008, 57 (8): 4685-4688.
doi: 10.7498/aps.57.4685
摘要 +
外场作用下，对称双势阱中将发生相干布居俘获现象. 在氨分子模型中，当分子初始处在较低的本征态时，在一定的条件下激发态上将没有粒子数布居，外加光场强烈地使较低的双重态耦合在一起，且粒子数布居总保持为1，尽管此时外场与|2〉→|3〉接近共振. 这是一般模型所不能得到的结论.
2008, 57 (8): 4689-4694.
doi: 10.7498/aps.57.4689
摘要 +
利用两粒子纠缠态作为经典信息的载体，结合Hash函数和量子本地操作提出了一种可以实现双向认证功能的量子秘密共享方案，并且分析了它的安全性. 这种方案的安全性基于秘密共享双方的认证密钥和传输过程中粒子排列次序的保密. 若不考虑认证和窃听检测所消耗的粒子，平均1个Bell态共享2 bit经典信息.
2008, 57 (8): 4695-4699.
doi: 10.7498/aps.57.4695
摘要 +
对于量子卷积码理论的研究旨在保护长距离通信中的量子信息序列. 定义了量子态的多项式表示形式，根据Calderbank-Shor-Steane(CSS)型量子码的构造方法，给出了CSS型量子卷积码的一种新的编译码方法，描述了编译码网络. 该方法将码字基态变换为信息多项式与生成多项式的乘积，然后用量子态上的多项式乘法操作实现编译码网络. 最后借鉴经典卷积码的译码思想，给出了具有线性复杂度的量子Viterbi算法.
编辑推荐
2008, 57 (8): 4700-4705.
doi: 10.7498/aps.57.4700
摘要 +
应用平均场近似的方法，研究了弱耦合的三势阱中玻色-爱因斯坦凝聚的开关效应.当粒子置于左阱时，可以通过在中间势阱中加入少量粒子控制左阱粒子向右阱的隧穿，从而呈现出明显的导通与截止行为.对中间势阱的深度和相对相位的影响也进行了讨论，并指出了该理论模型的一些潜在应用前景.
2008, 57 (8): 4706-4711.
doi: 10.7498/aps.57.4706
摘要 +
对单模激光增益模型的光强方程加入调频信号，用线性化近似方法计算了以δ函数形式关联的两白噪声驱动下光强的输出功率谱及信噪比. 结果表明，信噪比随抽运噪声和量子噪声强度的变化可出现典型随机共振，受调制信号振幅的影响，信噪比随载波信号频率和调制信号频率的变化出现抑制、单调上升、共振、抑制和共振等几种情况.
2008, 57 (8): 4712-4720.
doi: 10.7498/aps.57.4712
摘要 +
利用非对称非线性函数耦合混沌同步方法，讨论了Chen吸引子的混沌同步问题，数值模拟分析初始值和耦合强度因子的选择对于实现混沌同步的影响. 将非对称非线性函数耦合同步方法进一步推广发展到完全连接网络和由星形子网络构成的复杂大网络混沌同步的研究中. 提供了确定网络中神经元之间混沌同步状态稳定性的误差发展方程，并讨论各个耦合强度因子对网络同步稳定性过程的影响，给出了相应的稳定性范围. 通过数值模拟证明利用非线性函数作为耦合函数，实现完全连接网络、星形子网络构成大网络的混沌同步是有效的. 可以预测在网络的混沌同步
2008, 57 (8): 4721-4728.
doi: 10.7498/aps.57.4721
摘要 +
针对受扰混沌系统，在参数未知的情形下利用自适应滑模控制法实现了驱动系统和响应系统的鲁棒同步. 该方法几乎适用于所有的混沌系统，且无需知道系统外部干扰的上界，它由自适应控制律实现. 以双涡卷系统、Lorenz系统、Rssler超混沌系统为例，说明该方法的有效性和正确性.
2008, 57 (8): 4729-4737.
doi: 10.7498/aps.57.4729
摘要 +
针对一类连续时间混沌系统，基于主动控制思想，提出了一种主动滑模控制策略，使得一类混沌系统可以达到异结构反同步，其中响应系统的线性部分和控制器参数决定闭环误差及反同步的趋近律. 基于Lyapunov稳定性理论分析了系统的稳定性. 以Lorenz系统、Chen系统和Lü系统为例进行仿真验证，该控制方法可以实现较快的混沌反同步，且反同步的鲁棒稳定性良好.
2008, 57 (8): 4738-4747.
doi: 10.7498/aps.57.4738
摘要 +
提出了基于IEEE-754标准的现场可编程门阵列(FPGA)通用混沌与超混沌信号产生器设计与硬件实现的一种新方法. 首先，根据Euler算法，对连续混沌系统作离散化处理，便于FPGA等一类数字信号处理器件的实现. 其次，基于IEEE-754标准和模块化设计理念，用硬件描述语言构建出浮点数的乘法运算、加法运算、符号函数运算、正负绝对值运算、初始值与迭代值选择等5个基本模块，并以此为基础，进一步在FPGA平台上产生包括网格状多涡卷蔡氏系统在内的多种不同类型的混沌与超混沌信号. 最后，通过对语音芯片的配置，利用
2008, 57 (8): 4748-4755.
doi: 10.7498/aps.57.4748
摘要 +
讨论了由两个连续搅拌反应器组成的化学反应体系的同步问题. 基于Lyapunov稳定性理论，提出了设计控制函数的方法，分别探讨了入料溶液的流速恒定和存在周期微扰两种情况下使反应实现同步的耦合强度范围. 用数值模拟验证了方法的有效性. 结果表明该方法不仅适用于自治系统，同时也适用于具有周期扰动的非自治系统.
2008, 57 (8): 4756-4765.
doi: 10.7498/aps.57.4756
摘要 +
基于核学习的强大非线性映射能力，结合用于回归建模的线性偏最小二乘(PLS)算法，提出一种小波核偏最小二乘(WKPLS)回归方法. 该方法基于支持向量机使用的经典核函数技巧，将输入映射到高维非线性的特征空间，在特征空间中，构造线性的PLS回归模型. PLS方法利用输入与输出变量之间的协方差信息提取潜在特征，而可允许的小波核函数具有近似正交以及适用于信号局部分析的特性. 因此，结合它们优点的WKPLS方法显示了更好的非线性建模性能. 将WKPLS方法应用在非线性混沌动力系统建模上，并与基于高斯核的核偏最小二乘
2008, 57 (8): 4766-4770.
doi: 10.7498/aps.57.4766
摘要 +
提出了一种通过相空间压缩实现时空混沌系统广义同步的方法. 以Fitzhugh-Nagumo反应扩散时空混沌系统为例，仿真模拟说明了该方法的有效性与实用性. 通过研究有界噪声作用下该系统的同步效果，表明这种同步方法具有较强的抗干扰能力. 此方法可以实现任意时空混沌系统的广义同步，具有普适性. 同步控制器结构简单、易于应用.
2008, 57 (8): 4771-4776.
doi: 10.7498/aps.57.4771
摘要 +
讨论了一类简化Lang-Kobayashi方程的Hopf 分岔的性质.根据分岔理论，给出了系统产生Hopf 分岔的临界时滞条件，然后利用中心流形定理和规范型理论得到了确定Hopf分岔方向和分岔周期解的稳定性计算公式.最后，用数值模拟对理论结果进行了验证.
2008, 57 (8): 4777-4785.
doi: 10.7498/aps.57.4777
摘要 +
采用多值元胞机模型对混合非机动车流进行了建模模拟研究. 混合非机动车流在我国城市交通中主要表现为三轮车和自行车的混合. 针对三轮车和自行车实际尺寸的差异，设定自行车占据一个单位空间，三轮车占据两个单位空间. 模拟结果显示：在三轮车与慢速自行车混合的系统中，三轮车比例和三轮车先行概率不会对系统流量造成影响，而三轮车先行概率只会影响到车辆的平均速度；在三轮车与快速自行车混合的系统中，确定性条件下在自由流区域和堵塞流区域都会出现多分支现象，快速自行车具有慢化概率时多分支现象消失.
2008, 57 (8): 4786-4793.
doi: 10.7498/aps.57.4786
摘要 +
采用元胞自动机模型研究高速公路入匝控制问题. 利用主路上测定区域内的车辆数设计了一种新型入匝信号控制方法，模拟分析了各种参数对主路和匝道交通的影响. 结果表明，设置匝道信号灯可以保证主路交通畅通，尤其是匝道处的车辆到达率比较高时效果非常明显. 测定区域位置、抑制入匝车流量以及并道区长度的不同组合可以导致不同的主路和匝道交通流，合理搭配这三个参数可以兼顾主路和匝道的流量和通行时间.测定区域应该设置在并道段前或并道段上游的适当位置.
2008, 57 (8): 4794-4799.
doi: 10.7498/aps.57.4794
摘要 +
利用易感-感染-易感(SIS)传播模型研究人类性接触网上的病毒传播.当仅仅考虑异性性接触时,该网络是一个二部的无标度网.对这个网络上的SIS传播模型,通过率方程的方法分析了男性感染率和女性感染率与传染阈值之间的关系，发现女性感染者与男性感染者之比由网络的拓扑和男女感染率之比所确定.这一结果表明性接触网的拓扑对性传染病传播的重要性.最后给出了支持理论结果的数值模拟.
2008, 57 (8): 4800-4804.
doi: 10.7498/aps.57.4800
摘要 +
在不改变网络度分布的条件下，研究了推广的失活网络的同步行为. 应用特征值比R来衡量网络的同步能力，发现同步能力可以通过改变结构参数——激活节点数M来进行优化.特征值比R随M的变化非常敏感，激活节点数M越大，特征值比R越小，同步能力就越强，且在一定范围内遵循R～M-2.0的幂律关系.通过引入结构微扰，该网络的同步能力也可以得到有效优化.
2008, 57 (8): 4805-4811.
doi: 10.7498/aps.57.4805
摘要 +
针对真实网络局域演化的特点,提出了一种具有局部集聚特性的网络演化模型——局部集聚模型(LC模型). 理论分析和模拟实验表明,LC模型的节点度服从一种具有指数截断的幂律分布,同时它的平均聚类系数要远大于局域世界模型,接近真实网络. 模拟了LC模型对恶意攻击和随机错误的抵抗力,发现高聚类系数的LC模型对恶意攻击更加脆弱.
2008, 57 (8): 4812-4816.
doi: 10.7498/aps.57.4812
摘要 +
提出了一种利用电荷耦合器件摄像机获取的辐射信息进行二维弥散介质温度场快速重建的新模型. 与现有的温度场重建模型相比，该模型是以逆向Monte Carlo方法为基础，重建速度更快、效率更高，能更好地描述散射介质. 采用了一个精确的二维温度场作为重建对象，结果表明，即使在存在测量误差的情况下，利用此模型重建出的温度场仍能重现原有精确温度场的特征.
基本粒子物理学与场
2008, 57 (8): 4817-4825.
doi: 10.7498/aps.57.4817
摘要 +
采用中子n-反中子n与中性介子π0强相互作用的Lorentz不变耦合模型，对n-n重正化链图传播子作了有关物理分析及其严格解析计算，获得精确理论计算结果. 进而将此结果用于n+n→2π0反应的物理过程分析及其截面的计算研究中，并精确计算出n-n重正化链图传播下n+n→2π0反应微分截面. 还将此计算结果与n-n树图和重正化单圈链图传播下n+n→2π0反应微分截面作了对比分析，获得了有关辐射修正的重要信息. 此结果对于深
核物理学
2008, 57 (8): 4826-4832.
doi: 10.7498/aps.57.4826
摘要 +
使用壳模型系统地研究了丰中子氮同位素的β-衰变,并对其衰变子核18,19,20,21O的能级结构性质给出理论计算,所得结果与实验符合较好.研究了18,19,20N核的Gamow-Teller允许型β-衰变的特性,对与近期实验观测不一致之处进行了讨论和分析.预言了21N的β-衰变及其子核高激发态的能级结构性质.这些计算将对氮同位素的实验研究很有帮助.
原子和分子物理学
2008, 57 (8): 4833-4839.
doi: 10.7498/aps.57.4833
摘要 +
获得T2O(X1A1)解析势能函数的主要困难在于Born-Oppenheimer近似下T2O(X1A1)与H2O(X1A1)势能函数的不可区分性.然而，在Born-Oppenheimer近似下，分子势能函数实际上是键长、键角这些
2008, 57 (8): 4840-4845.
doi: 10.7498/aps.57.4840
摘要 +
四极Ioffe组合磁阱(QUIC磁阱)是由一对四极线圈和一个Ioffe线圈组合构成的一种Ioffe-Pritchard磁阱，它已广泛应用在囚禁中性原子和实现蒸发冷却原子的实验中.设计了两种不同结构的四极线圈和Ioffe线圈，并对其进行了相应的数值模拟和测试.通过比较获得了一种参数优化的QUIC磁阱，这为QUIC磁阱线圈的优化设计提供了参考.最后在优化的QUIC磁阱中，采用射频蒸发冷却俘获87Rb原子，实现了87Rb原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚，同时采用“共同冷却
2008, 57 (8): 4846-4850.
doi: 10.7498/aps.57.4846
摘要 +
实验测量了2.2v0—4.2v0(v0为玻尔速度，v0=2.19×108cm/s)的C3+与Ne原子碰撞过程中单电子转移绝对截面.将实验结果与多体经典轨道蒙特卡罗模拟计算结果进行了比较.用电离能的变化、屏蔽效应、动态关联对实验和理论计算结果间的数值差异做了分析.总体上，实验结果与多体经典轨道蒙特卡罗方法计算结果在趋势上相
2008, 57 (8): 4851-4856.
doi: 10.7498/aps.57.4851
摘要 +
采用密度泛函理论中的广义梯度近似对MgnOn(n=2—8)团簇的几何构型进行优化，并对能量、频率和电子性质进行了计算.结果表明，当n=2,3时，团簇的最低能量结构是平面结构；当n≥4时, 团簇的最低能量结构可以看成是由Mg2O2和Mg3O3单元组成的三维结构.O—Mg—O的钝角和较多的电荷转移对团簇的稳定性
2008, 57 (8): 4857-4865.
doi: 10.7498/aps.57.4857
摘要 +
通过采用密度泛函理论对Sc2，Y2和La2基本性质的计算，选择在较优理论水平下系统地研究了Scn， Yn和Lan(n=2—10)团簇的几何结构、稳定性、电子性质和磁性及其随团簇尺寸的变化趋势.此同族三种团簇的稳定性由原子密堆集几何结构效应决定，幻数均表现出一致的结果.Lan团簇的能隙比
2008, 57 (8): 4866-4874.
doi: 10.7498/aps.57.4866
摘要 +
用密度泛函理论的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对［Mg(NH2)2］n(n=1—5)团簇各种可能的构型进行几何结构优化，预测了各团簇的最稳定结构.对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷特性等进行了理论研究.结果表明：团簇易形成链状结构，Mg—N键长为0.190—0.234 nm，N—H键长为0.101—0.103 nm，H—N—H键角为100.2°—107.5°；团簇中M
唯象论的经典领域
2008, 57 (8): 4875-4882.
doi: 10.7498/aps.57.4875
摘要 +
作为小型化和紧凑型的高功率微波源，磁绝缘线振荡器(MILO)在过去十几年里得到了广泛的研究和发展.在大多数研究中，最低的对称模一直被当作器件的主模.然而，由于结构的对称性或者电子发射均匀度不理想等原因，很容易激励起非对称模式.计算了MILO同轴结构中同时包含对称模和非对称模的本征方程.在此基础上，通过对结构的优化设计，提出了一种HEM11模工作的MILO，并开展了原理性实验.在二极管的电压为480kV，电流为39kA条件下得到了功率为1.2GW，脉冲宽度为40ns的微波输出，功率转换
2008, 57 (8): 4883-4890.
doi: 10.7498/aps.57.4883
摘要 +
研究了线电流源平行放置在有耗异向介质层覆盖的无限长介质圆柱附近模型的电磁特性.首先，提出电磁模型并给出此电磁模型的精确解.其次，利用精确解进行数值计算，得到不同电磁参数情况下该电磁模型的近场分布图形，并通过方向性系数和归一化辐射阻抗研究其远场特性.由于有耗异向介质的负折射特性和损耗的同时作用，相比于无耗异向介质层以及有耗普通介质层，得到了有耗异向介质层覆盖普通介质圆柱模型在近场和远场特性上极为不同的电磁特性.
2008, 57 (8): 4891-4897.
doi: 10.7498/aps.57.4891
摘要 +
光束取样光栅(BSG)是一种重要的用于光束取样诊断的衍射光学元件.在惯性约束聚变(ICF)终端光学系统中所使用的BSG，强激光产生的近场调制可能导致其自身的激光诱导损伤从而造成元件不能继续正常工作，为了对其在强激光条件下的正常运行提供分析的依据，采用傅里叶模式理论对BSG内部的近场调制特性进行了模拟计算.计算结果表明，BSG基片内部调制度较小，但仍然存在光强分布不均的情况，增加了这些位置产生激光诱导损伤的风险.另外，通过对BSG制作误差分析得出了其近场调制随各种制作误差的变化关系，结果表明BSG刻槽深度误
2008, 57 (8): 4898-4903.
doi: 10.7498/aps.57.4898
摘要 +
在千焦拍瓦高功率啁啾脉冲放大系统设计中，为了尽量消除增益窄化和增益饱和效应的影响，同时尽可能提高高功率激光输出脉冲信噪比参数，激光脉冲时空和光谱的整形问题备受关注.提出一种光谱整形新方法，利用特定结构的多层介质膜反射镜，可实现对大能量高功率啁啾脉冲钕玻璃放大系统中啁啾脉冲的光谱整形.研究结果表明，只要合理选择多层介质膜系的结构参数，可有效地控制其反射率分布，且在保证反射相位基本不变的条件下其调制度可超过60%.针对钕玻璃1053nm波长设计而成的光谱整形反射镜，反射带宽可达到196nm，色分辨率约为0.1
2008, 57 (8): 4904-4910.
doi: 10.7498/aps.57.4904
摘要 +
基于严格耦合波理论建立了多层介质膜光栅的衍射机理模型，给出了TE波自准直条件下多层介质膜光栅衍射效率的表达式.以－1级衍射效率为评价函数，分析了表面浮雕结构分别为HfO2和SiO2材料的介质膜光栅获得衍射效率优于96%的结构参数.数值计算表明，顶层材料为HfO2的介质膜光栅具有更宽的结构选择范围.最后分析了介质膜光栅的制备容差和允许的入射角度范围.
2008, 57 (8): 4911-4920.
doi: 10.7498/aps.57.4911
摘要 +
对由两束平行、离轴部分相干平顶涡旋光束叠加形成的合成相干涡旋做了详细研究.结果表明:合成相干涡旋的数目和位置与光束阶数、相对离轴距离、相干参数以及相对传输距离有关.在部分相干范畴内“隐藏”的合成相干涡旋对应于完全相干范畴中的合成光涡旋.并且证明在相干极限下合成相干涡旋就演化为合成光涡旋.
2008, 57 (8): 4921-4926.
doi: 10.7498/aps.57.4921
摘要 +
在通常的Λ型三能级系统中，光学耦合场和探测场分别激发两个不同的光学跃迁，探测吸收谱呈现电磁诱导透明(EIT)特性.若将此系统拓展为光学-射频双光子耦合场和探测场共同作用下的准Λ型四能级系统，探测吸收谱呈现电磁诱导吸收(EIA)和EIT两种特性.通过求解系统的密度矩阵方程，分析了EIA和EIT的产生条件，并给出了相应的缀饰态解释.研究结果表明，在准Λ型四能级系统中，光学耦合场对EIA和EIT的形成起决定作用，共振时出现EIA，非共振时出现EIT，而且EIA和EIT的线宽随着光学耦合场拉比频率的增大而增加.
2008, 57 (8): 4927-4932.
doi: 10.7498/aps.57.4927
摘要 +
在相应参量取值相同的情况下，利用数值模拟的方法对比研究了封闭的V型和Λ型原子系统稳态增益随相干光场失谐量的变化规律.研究发现，这两种系统的稳态探测激光增益随探测激光场失谐量的变化曲线具有相似的形状，但数值上存在差异.这一现象与两种系统的原子相干性与粒子数分布的特点直接相关.另外,还发现驱动激光失谐及由于自发辐射诱导相干导致的原子相干性的增强能显著影响探测激光增益.
2008, 57 (8): 4933-4940.
doi: 10.7498/aps.57.4933
摘要 +
基于三阶非线性Kerr效应在光纤中产生非线性现象的理论，利用零色散位移光纤中的自发四波混频通过两种实验装置产生了纠缠光子：一种是采用脉冲光抽运由光纤构成的Sagnac光纤环；另一种是采用脉冲光直接抽运一段光纤.通过对不同装置下实验结果的比较，总结了产生高纯度纠缠光子所需的实验条件，并指出了两种装置各自的优缺点.这为研制适用于量子通信的全光纤纠缠光源和单光子源奠定了基础.
2008, 57 (8): 4941-4946.
doi: 10.7498/aps.57.4941
摘要 +
提出了一种在双马赫-曾德尔干涉仪量子保密通信系统上同时实现时间编码和相位编码的混合量子密钥分发方案.提出的方案将原来相位编码方案中丢弃的脉冲进行时间编码，因此成码率是原方案的二倍.系统同时获得时间编码密钥和相位编码密钥，既可以一组用于通信，另一组用于监视窃听，又可以将两组密钥组合成新密钥.系统具有良好的应用前景.
2008, 57 (8): 4947-4952.
doi: 10.7498/aps.57.4947
摘要 +
研究了负折射率材料对产生Casimir排斥效应的影响. 两材料板间的Casimir排斥力的发生取决于两板以及其间媒质的电磁特性，通过理论与数值结果的分析研究给出电磁特性所影响排斥力的产生趋势. 对于由Drude-Lorentz型色散关系描述等效介电常数和磁导率的负折射率材料，调节各特征频率参数可实现Casimir排斥效应.
2008, 57 (8): 4953-4959.
doi: 10.7498/aps.57.4953
摘要 +
利用速率方程理论和差分法数值计算，建立了描述激光器内部粒子数密度和光子数密度的时间演化和空间分布的动力学模型.该方法完善了普通的激光速率方程理论，为了解激光能量的时间演化和空间分布提供了较好的理论模型.
2008, 57 (8): 4960-4965.
doi: 10.7498/aps.57.4960
摘要 +
利用激光干涉结晶方法，采用周期为400 nm的一维(1D)移相光栅掩模调制KrF准分子激光器的脉冲激光束斑的能量分布，在不同厚度的超薄氢化非晶硅(a-Si:H)膜内直接制备1D有序纳米硅(nc-Si)阵列.拉曼散射谱表明，样品上呈条状分布的受辐照区域发生晶化.原子力显微镜和透射电子显微镜测试结果表明：1D的nc-Si阵列的周期和移相光栅掩模一样.随着a-Si:H膜厚度从10nm降至4nm，通过控制激光的能量密度，每个周期中nc-Si条状分布区宽度可达到30nm.nc-Si条状分布区的高分辨电子显微镜照片显
2008, 57 (8): 4966-4971.
doi: 10.7498/aps.57.4966
摘要 +
尽管双包层光纤激光器的散热性能好于传统的固体激光器的散热性能，光纤激光器中的热沉积仍然是限制提高其输出功率的重要因素.以双端抽运的400 W双包层光纤激光器为实例，定量分析了光纤内的热沉积分布.根据所建立的散热模型，为了确保千瓦级双包层光纤激光器安全稳定的运行，抽运端附近的对流换热系数应大于2.8×10-2W·cm-2K-1.据此设计出高功率双包层光纤激光器抽运端冷却装置并成功应用在激光系统中，获得了千瓦级的激光输出.
2008, 57 (8): 4972-4977.
doi: 10.7498/aps.57.4972
摘要 +
为了获得大功率高亮度的激光光源，设计并实现了一种使用双棒串接的基模动态稳定谐振腔.通过补偿热致双折射效应以及合理地设计腔内参数，在使用闪光灯抽运的条件下获得了61W的基模连续输出.使用等效热透镜的方法分析了谐振腔参数对激光器性能的影响，解释了输出镜和全反镜的距离对激光器性能所起的不同作用.
2008, 57 (8): 4978-4983.
doi: 10.7498/aps.57.4978
摘要 +
采用自相似分析方法，基于常系数高阶色散的Ginzburg-Landau方程，通过分离变量法得出了高阶色散效应自相似脉冲演化的解析解，给出了自相似脉冲的振幅、相位、啁啾以及脉冲宽度的一般表达式.研究表明，在增益光纤的二阶正常色散区域，同时考虑高阶色散和增益色散双重效应影响下演化的自相似孤子脉冲仍然保持线性啁啾；振幅解析解的三阶色散效应显著.这与数值计算的结果非常一致.
2008, 57 (8): 4984-4990.
doi: 10.7498/aps.57.4984
摘要 +
报道了一种基于频率可调谐准高斯太赫兹波束的透射成像系统.研究表明，在这种成像系统中太赫兹波束具有良好的空间分布特性，其波束质量因子M2x＝1.15，M2z＝1.25，波束传输特性和聚焦特性良好.实验结果反映出成像系统的空间分辨能力与典型太赫兹波长(250μm)相接近.在太赫兹波输出1.0—2.5THz范围内，成像系统信噪比大于1000dB；在1.8THz处，信噪比
2008, 57 (8): 4991-4994.
doi: 10.7498/aps.57.4991
摘要 +
在CS2介质中观测到由声波引起的布里渊增强非简并四波混频(NFWM)和由分子取向栅产生的瑞利型NFWM.研究发现，分子取向栅与声波之间并不是相互独立的，声波的存在会破坏瑞利型NFWM和布里渊增强NFWM极化之间的相位关系.
2008, 57 (8): 4995-5000.
doi: 10.7498/aps.57.4995
摘要 +
采用Fabry-Perot半导体激光器作为波长转换器件，利用半导体激光器内部的交叉增益调制效应，通过同时将脉冲信号光与连续探测光耦合到半导体激光器，实现了对波长为1552.62nm、重复速率为2.7GHz的光脉冲信号转换到波长为1548.23nm的连续激光，同时实现了脉冲时间抖动的抑制.实验发现，对于确定的半导体激光器及其工作参数，总存在一个固定的纵模，当探测光的波长与该纵模波长一致时可获得最高的波长转换效率和最大的消光比.理论分析了探测光与Fabry-Perot半导体激光器多纵模间的模式选择对波长转换效
2008, 57 (8): 5001-5006.
doi: 10.7498/aps.57.5001
摘要 +
光束在非局域非线性介质中的传输过程由非局域非线性薛定谔方程描述.1+2D非局域非线性薛定谔方程可以转化为圆柱坐标系下的变分问题.通过展开介质响应函数并合理假设试探解求解变分方程，得到光束在强非局域非线性介质中的拉盖尔-高斯解.满足一定条件时，拉盖尔-高斯光束将形成光孤子或退化为高斯光束.
2008, 57 (8): 5007-5014.
doi: 10.7498/aps.57.5007
摘要 +
采用中频感应提拉法生长了高质量的Tm:Y2SiO5(Tm:YSO)晶体，测定了晶体的晶格常数和分凝系数.运用劳厄照相法确定了单斜晶系Tm:YSO晶体的三个偏振轴〈010〉，D1和D2，在室温下测量了三个偏振轴方向的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命，计算了晶体吸收峰的吸收线宽和吸收截面.研究发现，相对于其他两个偏振轴方向，D1方向在790nm处出现较强的吸收峰，
2008, 57 (8): 5015-5019.
doi: 10.7498/aps.57.5015
摘要 +
用磁谐振器和电谐振器组合构成左手材料是设计左手材料的一个重要方法.基于这一设计方法，提出了能够抑制双各向异性的磁谐振器和电谐振器设计原理，即单回路镜像对称设计原理和双(四)回路镜像对称设计原理.根据这两个设计原理，设计了具有双负特性(负介电常数和负磁导率)的新结构，并通过实验仿真验证了结构的双负特性，从而验证了两种设计原理的正确性.所提出的两个设计原理以及新结构对于设计新型左手材料具有重要的实际意义和指导意义.
2008, 57 (8): 5020-5026.
doi: 10.7498/aps.57.5020
摘要 +
根据石英晶体的旋光色散特性，利用光学矩阵方法对多级石英晶体旋光光学滤波器的滤波原理进行了详细的理论分析，推导出多级石英晶体旋光光学滤波器的透射主峰波长和通带半宽度的计算公式.利用分光光度计对单级和多级石英晶体旋光光学滤波器的滤波特性进行了实验研究，结果表明单级和多级石英晶体旋光光学滤波器滤波特性与理论曲线一致.从理论和实验上证明了多级石英晶体旋光光学滤波器与单级相比通带半宽度得到了有效的压缩，且随滤波器级数的增大，压缩的程度也随之增大.
2008, 57 (8): 5027-5034.
doi: 10.7498/aps.57.5027
摘要 +
实验研究了石英光纤的纳秒激光诱导损伤行为.实验条件下全部为光纤端面损伤，按照损伤形貌可以分为坑状损伤、熔融损伤和溅射损伤三类.提出了光纤端面损伤的判断方法和损伤阈值的测试方法，通过线性拟合得出实验条件下石英传能光纤的零概率损伤功率密度阈值为3.85GW/cm2.总结了光纤端面损伤的过程，分析了激光诱导光纤端面损伤机理，指出光纤端面的杂质缺陷是造成光纤抗激光损伤能力下降的内因.因此，通过改善光纤端面质量还可较大程度提高光纤传输激光能量.实验发现光纤注入端面损伤点几乎全部发生在端面中心区
2008, 57 (8): 5035-5044.
doi: 10.7498/aps.57.5035
摘要 +
针对多芯光纤完善了描述抽运光、信号光和Stokes信号的速率方程组.考虑了温差对受激布里渊散射的影响，利用有限元法求解温度分布方程组，分析了前向和后向抽运方式、对流系数、Stokes初始功率、光纤掺杂粒子密度和光纤长度对受激布里渊散射增益的影响.研究表明：后向抽运方式在抑制受激布里渊散射方面具有明显优势；减小对流系数有助于抑制受激布里渊散射；提高光纤掺杂密度能够加强抑制受激布里渊散射，同时也有助于提高光纤放大器的斜率效率.比较了在相同最佳光纤长度条件下，单芯和19芯光纤放大器的最高工作温度和受激布里渊散射
2008, 57 (8): 5045-5048.
doi: 10.7498/aps.57.5045
摘要 +
报道了一种结构简单、运转稳定并可以输出高脉冲能量的被动锁模光纤激光器.激光器的增益介质为掺Yb3+双包层大模场面积光纤，具有非常低的非线性系数.利用非线性偏振旋转效应和半导体可饱和吸收镜结合实现自启动锁模，获得了平均功率为160mW、重复频率为55.9MHz(对应于3nJ的单脉冲能量)、脉冲宽度为10.6ps的激光脉冲输出.
2008, 57 (8): 5049-5055.
doi: 10.7498/aps.57.5049
摘要 +
双晶探头在无损检测领域有着重要的应用，因而有必要建立一个超声测量模型来深入了解这类换能器的特点.通过将一个基于传递矩阵的多高斯声束模型和一个基尔霍夫近似方法获得的散射模型有效结合，建立了一个完整的纵波双晶直探头测量模型，用于预测平底孔缺陷体的回波信号.对比分析了平底孔反射回波信号的模型计算结果与实验测量结果，验证了该测量模型的准确性.
2008, 57 (8): 5056-5062.
doi: 10.7498/aps.57.5056
摘要 +
考虑碳纳米管周边弹性介质和层间范德瓦耳斯力的作用，利用连续介质力学的壳体理论，建立了热力耦合作用下碳纳米管屈曲问题的控制方程，给出了相应的临界屈曲扭矩的解析解.数值模拟结果表明，在低温和室温环境下，碳纳米管的临界屈曲载荷随着温度变化量的增加而提高；在高温环境下，碳纳米管的临界屈曲载荷随着温度变化量的增加而降低.
2008, 57 (8): 5063-5071.
doi: 10.7498/aps.57.5063
摘要 +
修正了传统的Navier-Stoke方程，并利用修正后的方程与Fluent软件对微尺度型腔内Zn-Al合金微流动规律进行了数值模拟.模拟结果表明：液态金属在微尺度管道内的流动规律在管径为0.5mm时出现临界状态，管径越细，速度附面层相对厚度就越大.同时,微管流动存在着宏观流动中没有的“凸进效应”，且随着入口压力增大，流动前沿自由液面的凸进效应减弱.在流动前沿区域和上游区域之间出现负压力梯度区，且管径越细越明显.
2008, 57 (8): 5072-5080.
doi: 10.7498/aps.57.5072
摘要 +
流动液体中的压力变化会引起气泡和气穴的产生及破灭，而气泡和气穴又会对液体的流动产生影响及压力变化.为了合理预测流控系统瞬态压力脉动过程中气泡和气穴的体积变化及其对脉动传播过程的影响，基于气泡溶解和析出的物理过程，建立了压力脉动过程中气泡和气穴产生及破灭的数学模型，并提出采用遗传算法对气泡模型中初始气泡体积、气体溶解和析出时间常数进行参数辨识.以一段液压油管路为研究对象，对管路中伴随气泡和气穴的瞬态压力脉动过程进行仿真及实验研究.利用仿真及实验结果，验证了采用遗传算法对气泡模型进行参数辨识的可行性.
流体、等离子体和放电
2008, 57 (8): 5081-5088.
doi: 10.7498/aps.57.5081
摘要 +
利用一个空间零维大气等离子体模型对其中的主要粒子在不同电离度情况下的变化规律进行了研究.得到放电后不同初始电子密度下的电子寿命，同时给出了主要带电粒子和中性粒子密度随时间的演化.结果表明，电子密度随时间快速衰减，电子寿命随电离度的增大而减小.对一些重要的中性粒子(如O，N，O3和NO)随电离度增大的行为进行了分析.
2008, 57 (8): 5089-5094.
doi: 10.7498/aps.57.5089
摘要 +
采用时域有限差分法中的分段线性电流密度卷积算法，研究具有单一缺陷层的一维非磁化等离子体光子晶体的缺陷模特性.从频域角度分析得到微分高斯脉冲的透射率，并讨论该光子晶体的缺陷层介电常数、厚度、位置、光子晶体的周期常数和等离子体参数对其缺陷模的影响.结果表明，改变以上参数可获得不同的缺陷模.
2008, 57 (8): 5095-5099.
doi: 10.7498/aps.57.5095
摘要 +
利用拟合实验测得的TEMP Ⅱ型加速器磁绝缘二极管电压波形及其焦点附近束流密度曲线，建立了Gauss分布模型.采用Monte Carlo方法研究了强流脉冲离子束与铝材镀有不同厚度金膜的双层靶(金膜与铝材合称为双层靶)之间的相互作用，模拟了能量沉积的演化过程和随不同金膜厚度的变化情况.对脉冲离子束强化薄膜粘结性进行了探讨.
2008, 57 (8): 5100-5104.
doi: 10.7498/aps.57.5100
摘要 +
建立了一套利用高功率YAG激光器辐照固体锡靶产生高转换效率极紫外光 (extreme ultraviolet) 源的实验装置.利用建立的实验装置开展了极紫外光源的强度和转换效率与抽运激光强度关系的实验研究，发现极紫外光源的转换效率随抽运激光强度的变化具有饱和效应.实验发现：当抽运激光能量达到250mJ时，极紫外光源的转换效率最高，波长为13.5nm处0.27nm带宽范围内的极紫外光源的能量转换效率为1.6%，此时对应的激光强度为1.8×1011W/cm2.
2008, 57 (8): 5105-5110.
doi: 10.7498/aps.57.5105
摘要 +
采用二维准平面电路模型研究了甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)大面积平行板电极间真空电势差分布.计算结果表明：随平行板电极尺寸增加和激发频率提高，电势驻波效应成为影响电极间电势差非均匀分布的重要因素.在尺寸为1.2m×0.8m的大面积平行板电极上应用40.68和60MHz两种激发频率，通过功率馈入点数量和位置优化，计算获得非均匀性分别为±2.5%和±5.5%的真空电势差分布.这些数值计算结果为大面积平行板电极在VHF-PECVD中应用提供了重要的理论指导.
2008, 57 (8): 5111-5116.
doi: 10.7498/aps.57.5111
摘要 +
采用流体方法数值研究了斜磁场作用下的等离子体鞘层结构.模拟结果显示磁场对鞘层结构有显著的影响，特别是在磁鞘边界附近离子的密度分布产生了明显的变化.分别讨论了离子垂直入射和斜入射两种情况，当离子斜入射进鞘层时，其运动情况要相对复杂一些.在适当的条件下，洛伦兹力的作用使离子在某些区域产生相对聚集，离子密度分布产生波动.
2008, 57 (8): 5117-5122.
doi: 10.7498/aps.57.5117
摘要 +
在100TW掺钛蓝宝石飞秒激光器上利用光学CCD相机和光学多道分析仪，分别在靶背法线方向测量了超热电子光辐射的空间分布和光谱.测量结果显示：光辐射空间分布图案呈圆环状，而辐射区域有发散角和光强分布，且包含多种辐射成分.光辐射光谱在800nm附近出现尖峰，是激光的基频(ω0)波，这一现象归因于超热电子束在输运的过程中产生的微束团而引起的相干渡越辐射(CTR).随着激光能量的增加，CTR光谱峰向红光方向移动，基频波红移的主要原因是由于等离子体临界面的迅速膨胀.如果考虑超热电
2008, 57 (8): 5123-5129.
doi: 10.7498/aps.57.5123
摘要 +
分别通过Langmuir探针测量和动力学模型模拟方法研究了射频感应耦合Ar-N2等离子体中电子能量分布、电子温度、电子密度等物理量随N2含量的变化规律.实验研究结果表明：电子能量分布呈现出非Maxwell型分布，并由双温分布向三温分布过渡；电子温度在不同的气压下随N2含量的增加呈现出不同的变化规律.在放电气压小于1.3 Pa时，电子温度随N2含量的增加而下降；当气压大于1.3 Pa时，电子温度随N2
2008, 57 (8): 5130-5137.
doi: 10.7498/aps.57.5130
摘要 +
长期以来，沿半导体表面的闪络现象使得很多高功率半导体器件只能工作在相对较低的电场下，限制了它们的发展，而目前对半导体闪络的物理机理尚不明确.开展了冲击高压下Si及GaAs半导体的表面闪络实验，通过红外摄影观察到闪络过程中半导体表面存在的细丝状电流通道，且发现电极中央区域会出现明显红外辐射集中点.在闪络后的材料表面可以观察到细丝状破坏现象，其中在破坏后的n100型Si材料表面的细丝通道周围发现了凹坑形结构，凹坑中心存在圆锥状突起.结合电极边缘细丝状的破坏现象，讨论了电极边缘的热注入和内部多数载流子的弛豫特性
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2008, 57 (8): 5138-5142.
doi: 10.7498/aps.57.5138
摘要 +
基于Mie散射理论研究了金壳厚度变化、内核尺寸变化及内核介质变化下金纳米球壳的吸收光谱.研究发现，随着金壳厚度的增加，颗粒光学吸收增加到最大值后逐渐降低；随着内核尺寸逐渐增加，金壳颗粒的光学吸收最大值逐渐减小.此外，还发现随着内核介电常数的增大，颗粒的光学吸收逐渐减弱，当内核为空心时，吸收最强.利用等离激元杂化理论及自由电子和振荡电子变化的竞争机制对上述现象进行了理论分析.
2008, 57 (8): 5143-5150.
doi: 10.7498/aps.57.5143
摘要 +
基于力常数模型计算了一系列扶手椅型、锯齿型和手性单壁BC3纳米管的声子色散关系.描述了单壁BC3纳米管结构的表征方式，比较详细地给出了其结构、对称性和晶格动力学分析.基于数值计算结果，讨论了拉曼活性模和红外活性振动模的频率与管径的关系.由分析结果做出推断，BC3纳米管的拉曼光谱和红外光谱比单壁碳纳米管更为复杂.
2008, 57 (8): 5151-5158.
doi: 10.7498/aps.57.5151
摘要 +
采用射频磁控溅射方法制备单层AlN, Si3N4薄膜和不同调制周期的AlN/Si3N4纳米多层膜.采用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和纳米压痕仪对薄膜进行表征.结果发现，多层膜中Si3N4层的晶体结构和多层膜的硬度依赖于Si3N4层的厚度.当AlN层厚度为4.0nm、 Si3N4层厚度
2008, 57 (8): 5159-5164.
doi: 10.7498/aps.57.5159
摘要 +
运用分子动力学方法研究了金属钛中氦的扩散聚集行为.在300—800K的温度范围内，模拟了钛基底中氦团簇之间的融合过程.研究发现，温度的升高会加快氦团簇的融合.在300—800K，融合后的氦团簇在所模拟的时间尺度内三维结构保持不变.模拟结果还表明，常温下氦团簇之间的吸引力是导致氦团簇融合的重要因素.
2008, 57 (8): 5165-5169.
doi: 10.7498/aps.57.5165
摘要 +
利用卢瑟福沟道背散射技术结合表面的原子力显微分析，对注He的铝镁尖晶石晶体的晶格损伤及表面形变随退火温度变化的关系进行了研究.结果表明，不同注入剂量的样品中晶格损伤和表面形变表现出显著不同的退火行为.分析认为造成损伤演化的这种差异与注入的He原子在晶体中不同的聚集状态有关.
2008, 57 (8): 5170-5175.
doi: 10.7498/aps.57.5170
摘要 +
利用微波电子回旋共振增强磁控反应溅射法在不同基片温度下制备无氢SiNx薄膜.通过傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、台阶仪、纳米硬度仪等表征技术，研究了基片温度对SiNx薄膜结晶状态、晶粒尺寸、晶体取向等结晶性能以及薄膜的生长速率、硬度等机械性能的影响，并探讨了薄膜结晶性能与机械性能之间的关系.研究结果表明，在基片温度低于300℃时制备的SiNx薄膜以非晶状态存在，硬度值仅为18GPa左右；基片温度
2008, 57 (8): 5176-5181.
doi: 10.7498/aps.57.5176
摘要 +
以B2H6为掺杂剂，采用射频等离子体增强化学气相沉积技术在玻璃衬底上制备p型氢化微晶硅薄膜.研究了衬底温度和硼烷掺杂比对薄膜的微结构和暗电导率的影响.结果表明：在较高的衬底温度下很低的硼烷掺杂比即可导致薄膜非晶化；在实验范围内，随着衬底温度升高薄膜的晶化率单调下降，暗电导率先缓慢增加然后迅速下降，变化趋势与硼烷掺杂比的影响极为相似.最后着重讨论了p型氢化微晶硅薄膜的生长机理.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2008, 57 (8): 5182-5190.
doi: 10.7498/aps.57.5182
摘要 +
Mg2Ge有望成为新的锂离子电池负极材料.使用基于平面波展开的第一性原理赝势法,计算并得到了Li嵌入Mg2Ge负极材料时的反应次序.Li首先占据其中的间隙位置，占满间隙位置后随着嵌Li量的进一步增加，Li将逐步替位Mg2Ge中一半的Mg位置，直到生成Li2MgGe.计算结果表明，在整个嵌Li过程中主体材料的体积先膨胀后收缩，体积胀缩量很大，这是导致Mg2Ge作为锂离子电池电极材料循环性能较差的重要
2008, 57 (8): 5191-5197.
doi: 10.7498/aps.57.5191
摘要 +
建立了考虑层间作用情况下两层球状纳米系统的物理模型，应用格林函数法和傅里叶展开，求出系统电子的势能.以HgS/CdS球状纳米系统为例，讨论了系统线度和层间作用对电子能量的影响.结果表明：层间作用会使电子势垒平均高度比不考虑时有所降低；层间作用愈大，电子势垒高度降低得愈多，电子势能曲线起伏就愈大.层间作用相同时，电子基态能以及层间作用引起的能量修正均随粒子线度增大而减小；而粒子线度相同时，层间作用引起的能量修正却随层间作用的增大而增大.
2008, 57 (8): 5198-5204.
doi: 10.7498/aps.57.5198
摘要 +
利用包络函数的平面波展开法计算准二维纳米线阵列中的电子态，获得电输运系数表达式.同时，通过合理近似考虑边界散射对声子输运的影响，计算得到了晶格热导率.以Si/Ge体系为例，研究了纳米线阵列横向输运的热电特性.结果表明：结构优值与费米能级、纳米线直径及间距等参数相关.通过对结构参数的调整，纳米线阵列的横向输运可有效提高热电性能.
2008, 57 (8): 5205-5211.
doi: 10.7498/aps.57.5205
摘要 +
基于金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)噪声的载流子数涨落和迁移率涨落理论，建立了MOSFET辐照前1/f噪声参量与辐照后分别由氧化层陷阱和界面陷阱诱使阈值电压漂移之间的定量数学模型，并通过实验予以验证.研究结果表明，辐照诱生的氧化层陷阱通过俘获和发射过程与沟道交换载流子，在引起载流子数涨落的同时也通过库仑散射导致沟道迁移率的涨落，因此辐照前的1/f噪声幅值正比于辐照诱生的氧化层陷阱数.利用该模型对MOSFET辐照前1/f噪声与辐照退化的相关性从理论上
2008, 57 (8): 5212-5216.
doi: 10.7498/aps.57.5212
摘要 +
采用超声喷雾热分解法在石英衬底上以醋酸锌水溶液为前驱体，以硝酸银水溶液为Ag掺杂源生长了Ag掺杂ZnO(ZnO：Ag)薄膜.研究了衬底温度对所得ZnO：Ag薄膜的晶体结构、电学和光学性质的影响规律.所得ZnO：Ag薄膜结构良好，在室温光致发光谱中检测到很强的近带边紫外发光峰，透射光谱中观测到非常陡峭的紫外吸收截止边和较高的可见光区透过率，表明薄膜具有较高的晶体质量与较好的光学特性.霍尔效应测试表明，在500℃下获得了p型导电的ZnO：Ag薄膜，载流子浓度为5.30×1015cm
2008, 57 (8): 5217-5225.
doi: 10.7498/aps.57.5217
摘要 +
采用紧束缚的Su-Schrieffer-Heeger模型，利用非绝热动力学方法研究了载流子在金属/聚对苯乙炔(poly(p-phenylene vinylene，简记为PPV))/金属三明治结构中注入与输运的动力学过程.发现由于强的电子-晶格相互作用，注入的电荷在PPV链中形成波包，波包的形成与施加在金属电极上的偏压、PPV链上的电场强度及金属电极与PPV之间的界面耦合强度密切相关.在无外电场的情况下，当偏压达到临界值时电荷能够从金属电极注入到PPV链中并形成波包.随着电场强度的增大，波包能
2008, 57 (8): 5226-5231.
doi: 10.7498/aps.57.5226
摘要 +
采用磁控溅射方法同时在Si(100)和聚酰亚胺(PI)基体上沉积W膜，对比研究不同基体约束对纳米晶W膜微观结构及应力诱导的开裂行为的影响.结果发现，在两种基体上W膜的裂纹形态明显不同.在Si基体上W膜的裂纹呈楔形，而在PI基体上W膜的裂纹呈半圆柱形凸起于薄膜表面.这种裂纹形态的差异源于两种基体上W膜的变形机理不同.在刚性Si基体上，W膜的裂纹扩展是通过晶粒平面内的转动实现的，而在柔性PI基体上W膜裂纹扩展是通过排列晶粒在平面内、外的转动协调完成的.分析表明，两种截然不同的开裂行为与不同基体上薄膜内应力的变
2008, 57 (8): 5232-5236.
doi: 10.7498/aps.57.5232
摘要 +
在低温强磁场条件下，对In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As量子阱中的二维电子气进行了磁输运测试.在低磁场范围内观察到正磁电阻效应，在高磁场下这一正磁电阻趋于饱和，分析表明这一现象与二维电子气中的电子占据两个子带有关.在考虑了两个子带之间的散射效应后，通过分析低磁场下的正磁电阻，得到了每个子带电子的迁移率，结果表明第二子带电子的迁移率高于第一子带电子的迁移率.进一步分析表明，这主要是由两个子带之间的
2008, 57 (8): 5237-5243.
doi: 10.7498/aps.57.5237
摘要 +
测量了在不同氧压下退火生长的YBa2Cu3O7-x(YBCO)薄膜中的激光感生热电电压(LITV)信号，发现随退火氧压的增大可使LITV信号的峰值有2—4倍的增强，并且变化趋势与薄膜热电势的各向异性随氧含量的变化规律相同.波长在473—808nm范围内的连续激光辐照，在5000Pa的氧压下退火生长的YBCO薄膜中探测到的LITV信号最大；而紫外脉冲激光辐照时，LITV信号的最大值出现在退火氧压为105Pa
2008, 57 (8): 5244-5248.
doi: 10.7498/aps.57.5244
摘要 +
利用时间分辨Kerr旋光技术测量低温下稀磁半导体Ga0.937Mn0.063As中光注入极化载流子的自旋进动信号，并观察到自旋极化载流子的有效g因子值随外磁场的增强而增大的反常现象.这归结于磁场导致局域化空穴转化为非局域化空穴，从而使自发磁化强度增强，有效g因子值增大.基于此物理图像，进一步给出了(Ga，Mn)As的有效g因子与外磁场的关系式.
2008, 57 (8): 5249-5255.
doi: 10.7498/aps.57.5249
摘要 +
以NH3为掺N源，采用电子束反应蒸发技术生长了Mn和N共掺杂的Zn1-xMnxO:N薄膜，生长温度为300℃，然后在O2气氛中400℃退火0.5 h.X射线衍射测量表明，Zn0.88Mn0.12O(Mn掺杂)薄膜或Zn0.88Mn0.12O:N(Mn和N共掺杂)薄膜仍具有单一晶相纤锌矿结构，未检测到杂质相
2008, 57 (8): 5256-5260.
doi: 10.7498/aps.57.5256
摘要 +
实验研究了石榴石磁泡薄膜中不同脉冲宽度下产生的硬磁畴的动态特性.结果表明：由零偏场下产生的枝状畴收缩而成的哑铃畴均逆时针转动，与产生枝状畴时所用的脉冲偏场的脉冲宽度无关.而固定直流偏场下由软畴段硬化而成的哑铃畴的转动状态，则与所用的硬化脉冲偏场的脉冲宽度有关.低脉冲宽度下硬化成的哑铃畴均逆时针转动，随硬化脉冲宽度的升高，出现混合转动向顺时针转动的过渡.由此揭示了直流偏场和脉冲偏场在石榴石磁泡薄膜中形成正、负垂直布洛赫线的作用.
2008, 57 (8): 5261-5266.
doi: 10.7498/aps.57.5261
摘要 +
根据强扰动理论，在长波长近似条件下推导出蜂窝结构吸波材料等效介电常数和等效磁导率的计算公式.电磁参数计算结果表明，蜂窝结构吸波材料等效介电常数和等效磁导率均小于吸收层的介电常数和磁导率，但等效介电常数的降幅更大，从而使等效介电常数更接近于等效磁导率，这正是吸波材料波阻抗匹配设计所需要的.反射率计算结果表明，不同的蜂窝高度，吸收层对应一最优厚度，使蜂窝结构吸波材料的反射率最低.这些结果对于蜂窝结构吸波材料设计具有一定的意义.
2008, 57 (8): 5267-5271.
doi: 10.7498/aps.57.5267
摘要 +
利用常规的固相合成法制备了三种Sr14(Cu1-yFey)24O41(y=0，0.03，0.05)多晶样品，其中y=0.03是单纯Fe3+掺杂，y=0.05是Fe3+和Fe2+混合掺杂.在100—1500cm-1频移范围内测量了这三种样品的偏
2008, 57 (8): 5272-5276.
doi: 10.7498/aps.57.5272
摘要 +
采用高温固相法合成了Cd3Al2Ge3O12：Cr3+多晶材料，利用X射线衍射对其结构进行了分析，通过Cr3+的室温吸收光谱、室温和77K发射光谱分别对其光谱特性和晶场参数进行了分析和计算.结果表明：在450 nm的蓝光激发下，Cd3Al2Ge3O12：Cr3+室温发
2008, 57 (8): 5277-5283.
doi: 10.7498/aps.57.5277
摘要 +
通过傅里叶变换红外光谱和光调制反射光谱技术测量了不同Mn含量的低温分子束外延生长在GaAs衬底上的GaMnAs样品的反射光谱.在低于Ga(Mn)As带边的红外反射光谱和光调制反射光谱上观测到低能振荡现象.通过分析振荡产生的原因并使用双层界面反射模型拟合了红外反射光谱的低能振荡过程，拟合结果与实验相符.研究表明，反射光谱的低能振荡是由于GaMnAs中空穴浓度的变化导致GaMnAs中的折射率发生变化，GaMnAs与衬底GaAs之间的折射率差导致了不同Mn含量的GaMnAs材料的反射谱的低能振荡现象.测量了不同
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2008, 57 (8): 5284-5289.
doi: 10.7498/aps.57.5284
摘要 +
在采用高压高功率的甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术高速沉积微晶硅(μc-Si：H)太阳电池过程中，产生的高能离子对薄膜表面的轰击作用会降低薄膜质量和破坏p型掺杂层(p层)与本征层(i层)之间的界面特性.针对该问题提出在电池中引入低速沉积的p/i界面层的方法，即在p层上先低速沉积一薄层本征μc-Si：H薄膜，然后再高速沉积本征μc-Si：H薄膜.实验结果表明，引入低速方法沉积的界面层有效地提高了p/i界面特性和i层微结构的纵向均匀性，而随界面层厚度的增加，i层中的缺陷态先降低后增加，
2008, 57 (8): 5290-5295.
doi: 10.7498/aps.57.5290
摘要 +
采用Kim，Kim，Suzuki和Ode提出的KKSO多相场模型，研究了固定层片间距不同层片厚度条件下三维过共晶层片生长形态的演化行为.研究表明，层片厚度对层片生长过程有较大影响.当层片厚度较小时，厚度效应较弱，类似于二维生长.随着层片厚度的增加，厚度效应逐渐增强并开始产生厚度方向的振荡失稳，造成层片取向的偏转.层片厚度的进一步增加，使层片宽度方向和层片厚度方向的振荡交替出现.当层片厚度大于层片宽度时，厚度效应逐渐强于宽度效应，最终宽度方向的振荡被抑制，仅在厚度方向形成类似于二维的1λ振荡.
2008, 57 (8): 5296-5301.
doi: 10.7498/aps.57.5296
摘要 +
利用激子旋转扩散理论研究了一类低掺杂卟啉侧链聚合物中卟啉侧链基团的旋转对其发光动力学过程的影响.研究表明，卟啉侧链基团的旋转行为是导致激发态无辐射能量弛豫的重要途径.基团旋转越容易，能量弛豫速度越快，这可导致一个快速的荧光衰变动力学过程.在卟啉低掺杂浓度和聚合物分子链间距离较大的情况下，卟啉侧链基团的旋转成为影响荧光寿命和发光效率的主要因素.对实验测得的两种样品的荧光弛豫过程进行了拟合，理论结果与实验结果符合较好.
2008, 57 (8): 5302-5309.
doi: 10.7498/aps.57.5302
摘要 +
理论上，采用Bruggeman有效介质近似，研究了有机吸附物对多孔硅微腔的折射率及其光致发光谱的影响.实验上，采用计算机控制的电化学腐蚀法制备了多孔硅微腔样品，并利用机械泵油的蒸气分子与该微腔样品进行相互作用.研究发现，多孔硅微腔发射的窄化光致发光谱对泵油蒸气分子的吸附与脱附很敏感，与之伴随的是该窄化光致发光谱发生明显的峰位移动(可达71nm)和强度变化.结合Bruggeman近似和表面态对多孔硅发光的影响，对实验结果进行了定性解释.实验结果与理论模拟结果符合较好.
2008, 57 (8): 5310-5315.
doi: 10.7498/aps.57.5310
摘要 +
采用光谱电化学方法研究了纳米TiO2多孔薄膜电极的平带电势，获得了薄膜厚度以及TiCl4处理对纳米TiO2薄膜电极平带电势的影响情况，并研究了平带电势对染料敏化太阳电池光伏性能的影响.结果表明，可以通过检测纳米TiO2电极平带电势的变化趋势来反映电池中TiO2电极平带电势的变化趋势.随着TiO2电极膜厚的增加，其平带电势将向正方向移动，导致对应电池的开路电压随之减小.另外，经
2008, 57 (8): 5316-5322.
doi: 10.7498/aps.57.5316
摘要 +
在三维紧束缚模型下，采用传递矩阵的方法研究了不同界面耦合对DNA分子电荷输运性质的影响.结果表明：界面耦合理想时，透射率和电子定域长度都很大，分子呈现出良好的导电性；反之，透射率和电子定域长度减小，分子呈现出较差的导电性.当分子与金属电极之间理想耦合时，从伏安特性上可以看出，poly(dG)-poly(dC) DNA分子的开启电压小于poly(dA)-poly(dT) DNA分子的开启电压，并且在相同的偏压下前者的电流值要大于后者.因此，poly(dG)-poly(dC) DNA分子的导电性优于poly(
地球物理学、天文学和天体物理学
2008, 57 (8): 5323-5332.
doi: 10.7498/aps.57.5323
摘要 +
由各种形状冰晶粒子组成的卷云，对全球辐射平衡和气候变化有重要的影响，其影响程度取决于卷云本身的微物理特性和光学特性，如冰晶粒子形状、卷云光学厚度和云顶压强等.在对0.865μm波长处卷云光学特性研究的基础上，采用矢量辐射传输方程模拟分析了含卷云层的总反射率和偏振反射率，并利用卫星观测数据验证了模拟结果.分析研究了卷云微物理特征、光学特征和地表反照率对总反射率和偏振反射率的影响.分析表明，可以综合利用多角度偏振遥感信息反演各种卷云参数.这为利用多角度偏振遥感数据反演卷云各参数提供了理论基础.
2008, 57 (8): 5333-5342.
doi: 10.7498/aps.57.5333
摘要 +
极端事件或者极值事件脱离了自身的正常演化状态，是系统演化的极端状态或系统受到外界扰动而导致的异常状态.去趋势波动分析法得到的指数是衡量系统在某一时间尺度内演化的长程相关性的参数，系统的长程相关性不受极端事件的影响或影响很小.基于这一思想，提出了利用去趋势波动分析法确定极端事件的阈值方法，并验证了该方法的有效性.使用该方法对北京极端高温事件、极端低温事件和极端降水事件进行了分析和讨论，确定北京1951—2004年极端高温、极端低温事件和极端降水事件的阈值.50余年来，北京极端高温和低温事件在20世纪70年代
2008, 57 (8): 5343-5350.
doi: 10.7498/aps.57.5343
摘要 +
以典型的混沌系统——Lorenz系统为研究对象，运用去趋势涨落分析方法对不同初值和不同参数条件下系统的长程相关性进行研究.结果表明：系统长程相关性与系统初值所处相空间位置有关，初值越靠近不稳定平衡点，系统长程相关性越强，其标度指数α就越大，系统可预测性也就越好.当系统完全处于混沌状态时，随着控制参数r逐步增大其动力学结构的混沌特性更加明显，标度指数α都呈下降趋势，系统长程相关性逐渐减弱，系统可预测性也随之减弱.这揭示了长程相关性与系统可预测性的对应关系.对系统进行
2008, 57 (8): 5351-5360.
doi: 10.7498/aps.57.5351
摘要 +
利用美国国家环境预报中心再分析资料中的温度资料，从低频和高频振荡等多种尺度构建温度关联网络，并分析其动力学统计性质及转换条件.研究表明：1和30d尺度下温度关联网络分别属于小世界网络和类全局耦合网络.温度关联网络在两种类型之间转化的时间尺度条件为11—12d.1d尺度节点的连边数南北半球呈准对称分布，赤道附近的低纬度地区存在三个连边数较大的区域：热带印度洋海域、赤道东太平洋海域和赤道东大西洋海域.海陆气候子系统的关联性差异导致30d尺度温度关联网络中陆地节点的联边数较少，节点之间的关联性相对海洋要差许多.
