Vol. 58, No. 3 (2009)
2009年02月05日
总论
2009, 58 (3): 1371-1376.
doi: 10.7498/aps.58.1371
摘要 +
先是对利用单个两粒子及单个三粒子纠缠态作为量子信道实现三粒子纠缠W态的隐形传态方案进行讨论.然后由波函数的叠加原理与算符变换出发，将体系的总量子量按照Bell基展开实现量子隐形传态，给出了变换算符与实际操作算符之间的联系.进一步验证出变换算符可逆是成功实现三粒子纠缠W态隐形传态的必要条件的结论.
2009, 58 (3): 1377-1382.
doi: 10.7498/aps.58.1377
摘要 +
采用交叉色关联的加性色噪声和乘性色噪声驱动的单模激光立方模型，通过诺维科夫理论和福克斯近似以及斯特拉托诺维奇近似，得到反映激光统计性质的强度关联函数C的表达式；研究关联时间τ、净增益系数a0和交叉关联强度λ对强度关联函数C的影响.数值模拟发现，在阈值以上（a0>0）时，关联函数C随关联时间τ的增大而增大；在阈值以下（a0C随关联时间τ的增大而减小.无论在阈值以上还是阈值以下，关联函数C均随交叉关联强度λ的增大而减小.在C-a0曲线上存在单峰.
2009, 58 (3): 1383-1390.
doi: 10.7498/aps.58.1383
摘要 +
在二分网的基础上明确提出了二元网的概念：同样包含两类节点，二分网同类节点之间没有连接，而二元网同类节点之间可以有连接.构建了一个二元随机网模型，并对二元随机网的结构性质进行研究.二元随机网可以具有小世界效应，并且其平均最短路径长度比单元随机网还要小.另外，两类节点的规模比是一个重要参量，会对网络的结构性质产生重大影响.
2009, 58 (3): 1391-1395.
doi: 10.7498/aps.58.1391
摘要 +
利用统一色噪声近似理论，研究乘性色噪声和加性色噪声驱动的非对称双稳系统中，势阱的非对称性和噪声对系统两个方向的平均第一穿越时间T+（xs1→xs2）和T-（xs2→xs1）的影响（xs1和xs2是双稳系统的两个稳定点）.数值结果表明：T+（xs1→xs2）随乘性噪声的自关联时间τ1以及加性噪声的自关联时间τ2的增大而减小.T-（xs2→xs1）随乘性噪声的自关联时间τ1以及加性噪声的自关联时间τ2的增大而增大.在曲线（T+（xs1→xs2），λ）和（T-（xs2→xs1），λ）上都存在单峰.T+（xs1→xs2）随非对称系数r的增大而增大，T-（xs2→xs1）随非对称系数r的增大而减小.
2009, 58 (3): 1396-1402.
doi: 10.7498/aps.58.1396
摘要 +
研究了非高斯噪声激励下的FHN神经元系统，应用路径积分法和统一色噪声近似得到系统的定态概率密度函数和平均首次穿越时间表达式.发现了加性噪声强度Q能够诱导非平衡相变的产生，乘性噪声强度D、偏离参数p及关联时间τ0均不能诱导非平衡相变发生；非高斯噪声的存在缩短了细胞神经元系统静息态和激发态之间的转化时间，有利于神经元信息的传递.
2009, 58 (3): 1403-1409.
doi: 10.7498/aps.58.1403
摘要 +
在色噪声间的关联程度受时间周期调制的激光系统中，研究噪声受信号调制情况下的随机共振.用线性化近似的方法计算了光强关联函数及信噪比.具体讨论信噪比随噪声强度、噪声自关联时间、信号频率以及时间周期调制频率的变化关系.发现一种新的随机共振：信噪比随时间周期调制频率的变化出现周期振荡型随机共振；发现广义随机共振：信噪比随抽运噪声自关联时间的变化、随信号频率的变化出现随机共振；同时也存在典型的信噪比随噪声强度的变化而出现的随机共振.而信噪比随量子噪声自关联时间的变化表现为抑制.
2009, 58 (3): 1410-1419.
doi: 10.7498/aps.58.1410
摘要 +
提出一种模糊边界模块化神经网络（FBMNN）的混沌时间序列预测方法，该方法先对混沌时间序列观测点重构的相空间进行模块化划分，划分点的选取由遗传算法自动寻优.然后定义一个模糊隶属度函数，在划分边界一侧按照一定的模糊隶属度设定模糊边界带，通过模糊化处理，解决了各模块划分点附近预测结果的跳跃问题.最后每一模块，及其模糊边界的样本点都对应一个递归神经网络进行训练，通过预测合成模块输出结果.该方法对三个混沌时间序列基准数据集Mackey-Glass，Lorenz，Henon进行实验，结果表明该方法有效地提高了混沌时间序列预测效果.
2009, 58 (3): 1420-1431.
doi: 10.7498/aps.58.1420
摘要 +
由平方映射延伸构造出了一类含指数项的广义平方映射，并由一维映射通过一次耦合项得到了二维映射.利用一参数分岔图、二参数动力学行为分布图、映射迭代曲线和吸引子相图等方法对这类广义平方映射进行了分析和仿真.研究结果表明：一维广义平方映射分布在一个单位区域内的，有着与单峰平方映射相类似的非线性动力学现象；而二维广义平方映射则存在Hopf分岔和锁频等现象，有着复杂多变、形状奇异的极限环和混沌吸引子.
2009, 58 (3): 1432-1440.
doi: 10.7498/aps.58.1432
摘要 +
通过Takagi-Sugen控制技术，建立了参数不确定永磁同步电机的Takagi-Sugen模糊控制模型，然后利用矩阵分析和Lyapunov稳定性理论，得到了参数不确定永磁同步电机渐进稳定的充分条件，最后通过实例证实了结果的正确性，相比传统的模糊控制方法，基于Takagi-Sugen模型的模糊控制方法具有一定的优越性.
2009, 58 (3): 1441-1445.
doi: 10.7498/aps.58.1441
摘要 +
基于分数阶系统稳定理论，实现了分数阶超混沌CYQY系统与参数未知的分数阶超混沌Lorenz系统间的异结构自适应同步.不仅设计了控制器，还设计了参数自适应规则并保留了非线性项.数值仿真证实了自适应控制器的有效性.
2009, 58 (3): 1446-1455.
doi: 10.7498/aps.58.1446
摘要 +
提出了一个新的四维超混沌系统，并对该系统的基本动力学特性进行了深入研究，得到该系统的LE，LE维数，给出了Poincare映射图、LE谱、分岔图以及时域图和相图.利用Mutisim软件设计了该新混沌系统的振荡电路并进行了仿真实验.经过数值仿真和电路系统仿真证实该系统与以往发现的混沌吸引子并不拓扑等价，属于新的混沌系统.
2009, 58 (3): 1456-1461.
doi: 10.7498/aps.58.1456
摘要 +
对提出的新型超混沌Lü系统，研究了其分数阶混沌系统，通过数值仿真和电路实验，证实了分数阶超混沌Lü系统的混沌行为.利用分数阶系统稳定性理论，设计简单的线性反馈控制器，成功地实现了分数阶超混沌Lü系统的所有状态向量与正弦信号和任意不动点的追踪控制.仿真结果表明了该方法的有效性.
2009, 58 (3): 1462-1466.
doi: 10.7498/aps.58.1462
摘要 +
提出了一种实现节点结构互异的复杂网络的混沌同步方法.以异结构混沌系统作为节点构造复杂网络，基于Lyapunov稳定性定理确定了复杂网络中连接节点的耦合函数的形式.以Rssler系统、Coullet系统以及Lorenz系统作为网络节点构成的复杂网络为例，仿真模拟发现，整个复杂网络存在稳定的混沌同步现象.此方法不但可以实现任意混沌系统作为节点的网络混沌同步，而且网络节点数对整个复杂网络同步的稳定性也无影响，因而，具有一定的普适性.
2009, 58 (3): 1467-1472.
doi: 10.7498/aps.58.1467
摘要 +
基于参数调制原理，针对一阶时滞Logistic混沌系统设计了相应的参数观测器，仅传递单路信号就可以成功辨识出系统中的未知参数，从而恢复出调制在参数中的模拟信号，并在此基础上采用不同频率信号代替“0”或“1”，设计出具体的数字保密通信方案.数值仿真验证了本方法的有效性.
2009, 58 (3): 1473-1479.
doi: 10.7498/aps.58.1473
摘要 +
利用闭合轨道理论和Poincaré截面两种方法研究了鞍点附近电场中高里德伯态Li原子的动力学性质.由于原子实的作用，体系是混沌的，闭合轨道和周期轨道在混沌体系中并存，但二者在Poincaré截面上的反映是不同的.讨论了两种半经典理论在研究混沌体系时的联系，得到了仅靠闭合轨道理论得不到的信息.
2009, 58 (3): 1480-1483.
doi: 10.7498/aps.58.1480
摘要 +
基于描述主、副垂直腔表面发射激光器（M-VCSEL，S-VCSEL）动态特性的速率方程，研究了M-VCSEL在脉冲电流调制下，输出光脉冲的偏振特性，以及S-VCSEL在M-VCSEL输出光脉冲的注入下，其偏振开关特性.研究结果表明：M-VCSEL在周期性脉冲电流的作用下，将产生周期性光脉冲输出；S-VCSEL在该光脉冲的注入下，输出光将在两个互相垂直的方向之间发生周期性转化，且变化周期与M-VCSEL所受到的调制脉冲电流周期相同；通过改变M-VCSEL驱动脉冲电流的调制幅度，可控制S-VCSEL输出的垂直偏振抑制比.
2009, 58 (3): 1484-1490.
doi: 10.7498/aps.58.1484
摘要 +
针对强注入开环结构的外腔反馈半导体激光器混沌通信系统，数值计算得到系统增益与注入系数的定量关系曲线.对比是否使用系统增益对接收系统输出进行校正两种情况下系统的解调性能，表明使用增益校正的相减解调法获得的信息更接近原始信息.通过采用不同频率的正弦信号进行调制，表明信息频率对系统增益没有影响；用不同调制方法对0.2?Gbit/s数字信号加密，结果表明系统增益与信号类型及调制方法无关.
2009, 58 (3): 1491-1496.
doi: 10.7498/aps.58.1491
摘要 +
采用简单的可激发介质元胞自动机模型，通过在均匀介质中引入死亡细胞、疲劳细胞以及让元胞的激发阈值作周期变化使螺旋波漫游.通过监测元胞的激发比率，发现不同原因导致的螺旋波漫游有一个共同的特点：螺旋波漫游情况下的元胞的激发比率较螺旋波不漫游情况下的元胞激发比率减小许多，表明介质的激发性降低与死亡细胞、疲劳细胞的数量以及元胞的激发阈值作周期变化有关；研究结果还表明：介质激发性的降低始终伴随螺旋波频率的减小.这些结果对心脏病的预防与治疗可能会提供有益的帮助.
2009, 58 (3): 1497-1503.
doi: 10.7498/aps.58.1497
摘要 +
采用非线性映射模型研究T形路口的交通问题，利用点平均流量指标系统地分析了公交车站、信号灯周期、绿信比、车辆左右转弯等因素对路径交通流量的影响.数值模拟结果表明，信号灯和公交车站之间的相互影响容易导致交通流的串现象，不同路径上的流量与信号灯周期、绿信比和公交车站位置之间存在一定的关系.
2009, 58 (3): 1504-1509.
doi: 10.7498/aps.58.1504
摘要 +
应用非平衡分子动力学方法，对水中超空泡流形成机理及减阻效应进行了模拟研究.计算得到了流体密度分布、局部空化数分布、阻力系数及含气百分比等流场细节数据，结果显示空化数判据在分子层面仍然成立，局部低空化数区域与超空泡形成区域在空间上分离；超空泡形成和稳定主要受物体运动速度影响；空化器构型对空泡内含气率有较大影响；从云雾空化状态过渡到超空泡，物体表面摩擦力可以减小50%—90%.与数值模拟结果的对比表明非平衡分子动力学模拟适用于研究微观超空泡机理，能够经济有效地探讨超高速流体运动的一些自然规律.
2009, 58 (3): 1510-1516.
doi: 10.7498/aps.58.1510
摘要 +
基于朗之万方程研究了一个运动在简谐势场中胶原粒子的热力学行为，给出了其在周期信号驱动下的有效温度和耗散功的解析表达式.结果表明：外部周期搅拌能够聚合环境热能传递给胶原粒子，使其有效温度大幅度增加，这是势场、外部信号及噪声的协作机理所引起；但是在共振条件下，外界所作的耗散功也达到极大.
核物理学
2009, 58 (3): 1517-1525.
doi: 10.7498/aps.58.1517
摘要 +
为了确定同位旋非对称核物质状态方程，利用同位旋有关的量子分子动力学理论计算和寻找实验上对于中能重离子碰撞中核子-核子碰撞截面或者对称势非常灵敏的物理观测量——探针.结果发现了几种分别对于核子-核子碰撞截面或者对称势非常灵敏的物理观测量.并对这些探针的机理进行了仔细研究，对以上研究结果进行小结和讨论，并为今后继续深入研究工作提出展望.
2009, 58 (3): 1526-1530.
doi: 10.7498/aps.58.1526
摘要 +
在分析沙漏状X射线组合折射透镜（X-ray compound refractive lens，XCRL）的折射聚焦理论的基础上，设计并利用背面曝光技术制作了SU-8材料的沙漏状XCRL，该技术在保证图形准确性的同时减少了工艺步骤，使制作更加简便易行.在10?keV单色X射线辐射下，对制作的透镜进行了聚焦性能的实验测试，结果表明，所制作的透镜较好地实现了一维聚焦.
原子和分子物理学
2009, 58 (3): 1531-1536.
doi: 10.7498/aps.58.1531
摘要 +
在B3LYP/6-31++G**水平对2-（甲苯-4-磺酰胺基）-苯甲酸分子进行几何构型优化和频率的计算，得到红外光谱，拉曼光谱和不同温度下的热力学性质.结果显示，该分子羧基的碳氧原子、磺酰胺基的氮原子与苯环形成不同的离域大π键，空间位阻效应和共轭效应使两个苯环不在同一平面，二面角为63.2°.使用含时密度泛函理论方法计算第一激发态的电子垂直跃迁能，得到最大吸收波长为312.7?nm，属于近紫外区，这与该分子在二氯甲烷溶剂中的实验测得值307?nm一致.
2009, 58 (3): 1537-1543.
doi: 10.7498/aps.58.1537
摘要 +
基于DTO分子（X1A1）的氢同位素效应，得到修正的Born-Oppenheimer（B-O）理论下多体展式分析势能函数.用准经典的Monte-Carlo轨迹法研究了O+DT（0，0）的分子反应动力学过程.结果表明：在碰撞能量较低时（-1），O+DT（0，0）可以生成长寿命络合物DTO（X1A1），并且该络合反应是无阈能的，这一结论与多体项展式理论计算的DTO分子势能曲线结果一致.碰撞能大于209·2?kJ·mol-1时，逐渐出现置换产物TO和DO，随碰撞能进一步增大，分子将被完全碰散成D，T，O原子.反应O+DT（0，0）→OD+T和O+DT（0，0）→OT+D是有阈能的反应，置换产物TO和DO轨线存在非对称性.
2009, 58 (3): 1544-1547.
doi: 10.7498/aps.58.1544
摘要 +
采用（QCISD(T)/Aug-CC-pVTZ方法计算优化了ArH+离子基态X1∑+的离子结构和离解能.并用最小二乘法拟合Murrell-Sorbie函数得出相应的势能函数表达方式，由此计算的振转常数与实验光谱数据符合得很好.
2009, 58 (3): 1548-1555.
doi: 10.7498/aps.58.1548
摘要 +
局域分子轨道不易受环境影响，因此当分子被吸附且未被破坏时，跃迁到局域分子轨道产生的近阈结构谱基本不受环境影响.对于固定列向的吸附分子，当用偏振X射线测量其近阈结构谱时，相对强度将与偏振方向和分子列向有关.根据这一特性，基于选择定则可以判断吸附分子的列向.
2009, 58 (3): 1556-1562.
doi: 10.7498/aps.58.1556
摘要 +
在相对论理论框架下，分别在点电荷和两参数Fermi核模型近似下计算了高离化态类氢离子（Z=80—112）n=1—3壳层的波函数和能级. 分析了核有限体积效应对它们的影响. 在此基础上，给出了核有限体积效应对原子能级的修正公式. 同时，还进一步讨论了相对论效应和核有限体积效应之间的相互影响，发现对高Z元素相对论效应与核有限体积效应之间有很强的耦合.
2009, 58 (3): 1563-1568.
doi: 10.7498/aps.58.1563
摘要 +
提出了采用双环形载荷导线和两透明电极系统实现冷分子静电囚禁的可控制静电双阱的新方案，计算了带电圆导线和带电板所产生的静电场分布，从几个方面分析了这个囚禁方案的优点. 提出了一种有效的冷分子装载方法，并研究了双阱到单阱的演化过程. 研究表明，该可控制静电双阱方案不仅方便装载与操控弱场搜寻态的极性冷分子，而且在分子物质波的干涉、纠缠、冷碰撞，甚至进行双阱分子BEC研究等分子光学领域中有着广阔的应用前景.
2009, 58 (3): 1569-1573.
doi: 10.7498/aps.58.1569
摘要 +
研究了积分球内激光冷却原理，设计积分球时对积分球的反射率、尺寸及球上开孔大小对于激光冷却的影响进行了讨论. 进行了积分球冷却87Rb实验，实验结果表明积分球有效的冷却了球腔中的铷原子，获得了积分球内冷原子的吸收信号以及冷原子随冷却光失谐的变化曲线.
2009, 58 (3): 1574-1578.
doi: 10.7498/aps.58.1574
摘要 +
通过计算线偏振双脉冲激光场与一维氢原子模型相互作用产生的高次谐波辐射谱的含时Schrdinger方程. 研究发现，选用适宜的双脉冲激光组合可以增加谐波谱的密度，这样的谐波谱特别适合作为产生孤立阿秒脉冲的光源. 详细地分析了谐波谱线密度增加的物理机理，给出不同脉宽与谐波谱线密度增加的关系，从而可以有针对性地控制谐波谱线的疏密程度.
2009, 58 (3): 1579-1585.
doi: 10.7498/aps.58.1579
摘要 +
利用分裂算符法求解含时薛定谔方程，对一维氦原子处于红外场（IR）与紫外场（UV）组合的两色激光场中产生的高次谐波进行研究，分析了由高次谐波产生的阿秒脉冲的特征. 发现在组合场中可以通过增加红外场的强度，来缩短阿秒脉冲的宽度，通过调节组合场中两束激光的时间延迟，提高一个电子轨道对谐波的贡献，而抑制另一个电子轨道的贡献，从而得到低于100 as的单个脉冲.
2009, 58 (3): 1586-1589.
doi: 10.7498/aps.58.1586
摘要 +
通过分析和计算不同谐波分量与原子相互作用产生不同的势场，发现可以将其叠加在一起形成原子囚禁势，提出了数字信号在原子芯片中的应用方案.
2009, 58 (3): 1590-1594.
doi: 10.7498/aps.58.1590
摘要 +
实验测量了磁光阱的磁场关断之后的荧光变化，观察到几十ms量级的荧光上升过程. 根据实验条件进行分析，在高密度冷原子云中辐射陷获效应造成额外的非相干抽运光场是造成磁光陷阱紧束缚状态下荧光减弱的原因. 同时还进行了简单的数值模拟，结果表明只有考虑到散射光场的频率重分布效应，计算结果方能与实验符合.
2009, 58 (3): 1595-1602.
doi: 10.7498/aps.58.1595
摘要 +
自行研制的等离子体针在大气压下通过介质阻挡放电产生的等离子体，再由喷嘴处安装的漏斗形装置聚焦形成针状等离子体. 然后对针状等离子体的基本特性和杀Enterococcus faecalis（E. faecalis）菌进行了研究，E. faecalis菌是一种引起完善充填根管再感染的主要微生物. 当等离子体针功率为5—28?W时，对等离子体的温度进行了测量，表明它不同于其他热杀菌方式. 通过改变等离子体针内电极末端注入的氧气量，发现适当的氧气量，不仅增加等离子体内含氧粒子的浓度而且对等离子体的长度影响也不明显. 实验表明最佳参数为功率15?W，0.1?m3·h-1氦和2.5%氧气，间距12?mm，处理时间30 s. 为了找出杀菌的关键粒子，进一步比较了大气压下的等离子体针的发射光谱与agar（琼脂）2?mm下的光谱并找出关键粒子.
2009, 58 (3): 1603-1607.
doi: 10.7498/aps.58.1603
摘要 +
用密度泛函理论（DFT）的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G（d）基组水平上对MgO纳米管团簇的二元环双管、三元环、三元环双管三种构型共21个团簇进行优化，对各构型的平均结合能、能隙、平均原子电荷以及总电荷密度进行了理论研究. 结果表明，平均结合能和配位数呈线性关系；随着纳米管的生长，团簇的稳定性增加，其中以三元环纳米管最为稳定；生长过程中发生原子间的电荷转移现象，预测出至无限长时的平均原子电荷分别为1298，1270，1306；混合离子共价键始终存在于MgO纳米管团簇之中.
唯象论的经典领域
2009, 58 (3): 1608-1618.
doi: 10.7498/aps.58.1608
摘要 +
利用高阶窗函数结合连分式展开等技术研究并建立一种水平层状各向异性介质中电磁场并矢Green函数的快速有效算法. 首先借助于高阶窗函数将构成并矢Green函数的Sommerfeld积分转化成广义快速下降路径上积分，并给出高阶窗函数Hankel变换的一种新的更高阶幂级数展开式以及严格的Lommel函数表达式，以满足在全空间上高精度计算并矢Green函数的要求. 在此基础上，用Bessel函数的零点将积分路径划分成一系列小区间并通过改进的自适应Gauss求积公式确定各个小区间上的积分值，然后引入连分式展开法对各个区间上的积分值求和，从而使整个积分的收敛效率得到大大提高. 最后通过数值结果验证本方法的有效性.
2009, 58 (3): 1619-1626.
doi: 10.7498/aps.58.1619
摘要 +
基于坐标变换理论，提出并推导了正N边形柱的隐身条件，并得到了相应隐身罩材料本构参数张量的通解表达式. 根据导出的本构参数张量，利用电磁仿真软件分别对N取不同值时的三个典型算例进行仿真验证. 仿真结果证实了所得到的本构参数张量的正确性. 考虑到损耗对于隐身效果的影响分析，这些分析结果为隐身物理机理的进一步理解，以及降低对称度隐身罩的设计奠定了理论基础.
2009, 58 (3): 1627-1634.
doi: 10.7498/aps.58.1627
摘要 +
运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射，推出了不同极化状态下的双站散射系数公式.采用二维fBm分形粗糙面来模拟实际的分层介质粗糙面，结合二维fBm分形粗糙面的功率谱导出了平面波入射二维fBm分形分层介质粗糙面的散射系数计算公式.通过数值计算得到了HH极化下双站散射系数随散射角的变化曲线，讨论了分维、底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度及入射波频率对双站散射系数的影响，得到了二维fBm分形分层介质粗糙面散射系数的分维特征、基本特征、分区特征和随频率变化的特征.
2009, 58 (3): 1635-1641.
doi: 10.7498/aps.58.1635
摘要 +
基于超短激光驱动的质子源的照相技术是传统质子照相技术的发展. 使用FLUKA蒙特卡罗（MC）程序，依据激光质子源的特点，对质子照相进行了定量的模拟研究. 通过对三种典型情况的模拟 （半平面靶及台阶靶，激光惯性约束聚变研究用黑腔，磁场网格照相） 分析了影响质子照相的主要物理因素， 表明了激光质子照相具有对界面敏感，高空间分辨，对磁场敏感的优点.
2009, 58 (3): 1642-1647.
doi: 10.7498/aps.58.1642
摘要 +
简述了改型Wollaston棱镜的偏光结构和分光机理；应用波法线追迹法分析了光在棱镜中的传播规律与波矢轨迹；推导出了任意入射面内、以任意角入射时光在棱镜中的传播方向及出射点坐标；给出了改型Wollaston棱镜中o光和e光光程差的理论表达公式；采用计算机模拟，给出了光程差随入射角、入射面与棱镜主截面的夹角、棱镜结构角及波长的变化曲线，并对其变化特性进行了深入的分析. 该研究对偏光棱镜的理论研究具有普遍的指导意义，为偏振分光器件及干涉成像光谱仪的研制和应用提供了重要的理论依据和实践指导.
2009, 58 (3): 1648-1654.
doi: 10.7498/aps.58.1648
摘要 +
用有限时域差分法研究了非晶ZnO纳米团簇的辐射频谱，结果显示频谱呈自发辐射的特性. 为了对非晶纳米团簇的辐射输出进行有效的控制和利用，提出了利用光子晶体来控制纳米团簇的自发辐射，使之向所需要的频率内辐射的理论设计；并构想了一种制备简单、成本较低的实现方法，依据这种设想构建了一个二维系统，对其辐射特性进行数值模拟，结果显示光被有效地控制. 为制备可嵌入到集成光路中的、具有良好可加工性能的低阈值微型激光器提供了一条新途径.
2009, 58 (3): 1655-1661.
doi: 10.7498/aps.58.1655
摘要 +
从超短脉冲光束的傍轴传输方程出发，得出了描述任意脉冲形式驱动的等衍射超短脉冲厄米高斯光束在自由空间中的解析表达式. 并通过例子研究了超短脉冲厄米高斯光束的传输性质. 结果表明：在传输过程中，由于群速度的空间分布不均匀性，会导致超短脉冲光束的脉冲时间延迟，并进而导致了在脉冲不同位置处光束横向分布严重偏离了厄米高斯函数. 另外，在传输过程中，发现不同阶数的脉冲厄米高斯光束会发生不同次数的极化反转. 并用脉冲光束的群-相速度差对这一现象进行了解释.
2009, 58 (3): 1662-1667.
doi: 10.7498/aps.58.1662
摘要 +
提出一种基于双相位编码的单通道彩色图像加密方法. 在该方法中，将彩色图像转换到HSI空间，I分量即可作为相位编码的原始待加密图像；而采用双随机相位加密技术对S分量加密后得到的相息图，与H分量一起构成了对I分量加密的双相位. 由于双随机相位加密技术有很高的安全性，在不知密钥的情况下解出S分量几乎是不可能的，由此保证了彩色图像加密的安全性. 模拟实验结果证明了该方法的有效性.
2009, 58 (3): 1668-1674.
doi: 10.7498/aps.58.1668
摘要 +
提出了一种基于两步广义相移干涉术的波前再现技术以及基于衍射场统计特性的未知相移值提取算法,并且进行了光学实验验证.该方法中可仅利用两幅干涉图及一次不需精确预设的未知相移,参照物光光强和参考光光强,即可通过计算提取真实的相移量,进而恢复出物波波前复振幅,而无需借助傅里叶谱分析或数字滤波等操作.在光学实验中,对借助于空间光调制器（SLM）的间接输入和三维漫反射物体直接输入两种情况进行了详细地研究,得到的光学实验结果验证了所提方案的有效性和可行性.
2009, 58 (3): 1675-1678.
doi: 10.7498/aps.58.1675
摘要 +
采用LaF3∶Er,Yb纳米颗粒掺杂有机/无机杂化材料作为有源材料，制备了掩埋条形结构光波导放大器，研究了放大器在室温下的增益特性和波导中的频率上转换现象. 当抽运功率60 mW时，波导中明显可见绿色上转换发光，观测到Er3+从2H9/2，2H11/2，4S3/2，4F9/2到基态4I15/2跃迁分别对应的4个波长分别为405?nm, 520?nm, 544?nm和650?nm的发射峰，分析了其产生机理. 当输入信号光06?mW，抽运功率160 mW时，在1535?nm波长处获得15 dB/cm的相对增益.
2009, 58 (3): 1679-1684.
doi: 10.7498/aps.58.1679
摘要 +
提出了增强三模高斯态光场非局域性的方案. 结果表明：通过一个IPS（inconlusive photon subtraction）过程的非高斯操作,可以将三模高斯态退变为非高斯态，利用Bell不等式检测发现对于较弱的输入高斯态非局域性能够得到加强.
2009, 58 (3): 1685-1688.
doi: 10.7498/aps.58.1685
摘要 +
研究了高Q腔中单个二能级原子与两模二项式光场依赖强度耦合相互作用系统的腔场谱，给出了弱初始场条件下的数值结果，讨论了两模光场之间的量子干涉对腔场谱结构的影响. 发现当两模光场的频率差Δ>g（g为原子与腔场间的耦合常数）时，两模光场间的干涉效应对谱结构没有影响，系统的腔肠谱只是两模腔肠谱的简单叠加；当Δ≤g时两模腔场谱间的干涉比较明显. 在强初始场条件下，量子干涉效应可忽略.
2009, 58 (3): 1689-1693.
doi: 10.7498/aps.58.1689
摘要 +
研究了LD抽运的单纵模Cr,Tm,Ho∶YAG微片激光器，激光器厚度为1?mm，在用波长785?nm的LD进行端面抽运时，激光器阈值为1060?mW，单纵模激光最大输出功率为31?mW. 对激光器输出功率随温度变化特性进行了研究，验证了CTH∶YAG晶体的温度敏感性. 还研究了激光器的温度调谐特性，实验测得激光器的温度调谐系数为14?GHz/℃.
2009, 58 (3): 1694-1699.
doi: 10.7498/aps.58.1694
摘要 +
建立了一种适用于多量子阱和多有源区的多层速率方程模型. 通过小信号分析，得到了光子密度、载流子俘获、逃逸和隧穿时间等关键参数对单有源区和隧道再生双有源区垂直腔面发射激光器频率响应特性的影响，并分析了在相同驱动电流下隧道再生双有源区器件调制带宽大于单有源区器件的原因. 进一步研究了隧道再生双有源区内腔接触氧化限制型垂直腔面发射激光器的寄生电参数及其寄生电路，对其频率响应进行了模拟分析.
2009, 58 (3): 1700-1708.
doi: 10.7498/aps.58.1700
摘要 +
采用数值计算的方法，对脉冲激光二极管三向侧面抽运固体激光器中，激光晶体的温度场时变分布进行了计算. 分析了三向侧面抽运情况下晶体内光强分布，在此基础上，采用有限元法，以脉冲激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器为例，对单脉冲过程中晶体温度分布及其影响因素进行分析. 结果表明，晶体升温过程受到抽运条件以及散热条件的影响，但是主要受到抽运条件即抽运光强度和光束半径的影响，降温过程受到晶体热物性参数和晶体半径以及散热条件的影响. 当晶体温度达到周期性分布后，由于晶体径向温度梯度的周期性变化，引起通过晶体的平面光波的中心和边缘光线相对光程差也随时间作周期性变化.
编辑推荐
2009, 58 (3): 1709-1714.
doi: 10.7498/aps.58.1709
摘要 +
通过在钛宝石激光腔内引入望远镜长腔系统增加腔长，实现了重复频率低到10?MHz的飞秒激光振荡，在5?W的抽运功率下获得了平均输出功率200?mW、单脉冲能量20?nJ的稳定输出. 在此基础上分析了腔内不同色散情况下的输出脉冲光谱和脉宽特性，结果表明在腔内存在一定负色散的情况下，锁模脉宽可接近转换极限，最短脉宽可达56?fs. 而在正色散的情况下，锁模输出的脉宽较宽，并且随着腔内正色散的增多，脉宽可到大于600?fs，锁模光谱也呈马鞍形.
2009, 58 (3): 1715-1718.
doi: 10.7498/aps.58.1715
摘要 +
报道了一种稳定的高功率双共振2?μm 光参量振荡器（OPO）. 该OPO使用调Q的线偏振全固态Nd∶YAG激光器作为抽运源，利用双棒串接补偿热致双折射和双Q开关正交放置技术提高了抽运源的输出功率和光束质量，通过腔内抽运单块KTP晶体实现了稳定的高功率2?μm 激光输出. 在调Q频率为5?kHz时，得到了295 W的2?μm 激光输出. 研究了OPO输出功率同KTP晶体温度和声光Q调制频率的关系，并测量了在29W时2?μm激光的功率稳定性. 在1 h内该OPO的功率起伏小于1.4%.
2009, 58 (3): 1719-1725.
doi: 10.7498/aps.58.1719
摘要 +
研究了强会聚绿光高斯光束入射到BBO晶体中的紫外倍频过程，建立了相应的倍频理论模型. 模型综合考虑了高斯光束的发散，BBO晶体的倍频接受角以及紫外光的走离效应等因素的影响. 理论计算了倍频效率和倍频光的远场分布，并通过实验验证了理论分析结果.
2009, 58 (3): 1726-1730.
doi: 10.7498/aps.58.1726
摘要 +
提出了磁光光纤Bragg光栅的理论模型，给出了圆偏振光在磁光光纤光栅中传播的非线性耦合模方程. 研究表明，在磁光光纤Bragg光栅中，光栅引起正反传播方向的导波光发生耦合，法拉第效应引起磁圆双折射效应，而非线性效应则将左旋和右旋圆偏振光耦合在一起，它们的共同作用可使双稳态状态发生反转、非线性光控光开关阈值功率降低. 与传统光纤光栅相比，利用左旋和右旋磁圆偏振光之间的交叉相位调制实现的脉冲整形具有磁光偏置可调特性，为基于磁光光纤光栅的动态灵活全光3R再生器的研制提供了理论基础.
2009, 58 (3): 1731-1737.
doi: 10.7498/aps.58.1731
摘要 +
通过石英圆柱模型，理论研究了小芯径光子晶体光纤中混合声波模式的色散、模式耦合以及声光相互作用，理论计算出了布里渊散射增益系数谱的双峰结构及其随抽运光波长和温度的演化规律. 理论分析表明光子晶体光纤中布里渊散射增益系数谱的双峰结构源于小芯径光子晶体光纤中混合声波模式之间的模式耦合. 通过温度改变导致的材料参数变化对声波模式色散特性的影响，特别是声波模式耦合点的移动，解释了双峰结构随外界温度的变化规律. 并且，通过理论计算与实验结果的对比讨论了石英圆柱模型的局限性和适用范围.
2009, 58 (3): 1738-1744.
doi: 10.7498/aps.58.1738
摘要 +
实验研究宽频带脉冲光束通过非线性介质时的非线性热像的形成过程，揭示了光束入射功率和脉冲宽度、介质厚度等因素对热像光强和位置的影响. 结果表明，与单纵模激光束一样，在宽频带脉冲光束情形下，非线性介质上游元件的模糊斑调制也可导致在下游共轭位置形成热像. 热像光强随入射光束功率的增加而增加；若脉冲能量一定，则热像光强随脉冲宽度的增加而减弱；若脉冲峰值功率一定，则热像光强随脉冲宽度的增加而增强.
2009, 58 (3): 1745-1751.
doi: 10.7498/aps.58.1745
摘要 +
基于晶格振动模受激电磁耦子散射过程的基本原理，对由LiTaO3（LT）晶体组成的太赫兹波参量振荡器（TPO）的输出调谐特性、增益和吸收损耗特性，以及基于硅棱镜阵列耦合装置的THz波输出特性等方面进行了详细的理论研究和分析.研究结果表明，基于LiTaO3晶体A1对称性晶格振动的特点以及自身优异的非线性光学特性，通过利用短波长抽运光、适当提高抽运能量以及缩短TPO谐振腔腔长等方法，完全可以实现LT-TPO的高性能运转，证明了LiTaO3晶体是一种性能优良的TPO工作介质.理论计算结果及方法为以后的LT-TPO实验工作提供了详实的理论依据和实验指导.
2009, 58 (3): 1752-1757.
doi: 10.7498/aps.58.1752
摘要 +
利用变分方法，得到了Snyder-Mitchell模型的旋转空间调制涡旋光孤子的近似解析解.在传输过程中，这种光孤子具有可观察的旋转特性.在一定的条件下，旋转的空间调制涡旋光孤子将退化为圆对称的涡旋光孤子.
2009, 58 (3): 1758-1764.
doi: 10.7498/aps.58.1758
摘要 +
通过实验及仿真研究了三角谐振环组合新型六边形谐振环金属线复合周期结构左手材料.仿真研究了以金属铜三角开口谐振环（SRRs）为基本单元的周期结构负磁导率材料，与闭口环（CSRRs）结果对比发现三角开口谐振环能产生很好的谐振效果即能产生负磁导率，并且多层单元仿真发现多个谐振环耦合能提高谐振频率并加宽谐振频段；设计、制作并实验和仿真研究了三角开口环为基本单元的六边形谐振环金属线复合周期结构左手材料，仿真结果在98GHz附近出现良好负折射效应，实验验证在93—108 GHz出现良好负折射效应，与仿真结果具有良好的一致性.该研究对新型周期结构左手材料的研究、设计和研制具有重要的科学意义和应用前景.
2009, 58 (3): 1765-1772.
doi: 10.7498/aps.58.1765
摘要 +
当电磁波的传输轴和各向异性超常介质的光轴成任意夹角时，发现在界面处可以产生反常全向全反射和反常负折射现象.导出了电磁波的入射角和能流折射角之间的函数关系，根据此关系可方便地选择合适的介电张量和磁导率张量，使特定入射角所对应的折射是正或是负.此外，发现当入射角小于某一角度时，尤其在垂直入射附近时，透射率最小甚至为零；基于这一特性，提出了一种新型的薄片型高通空间滤波器的构想，和传统的空间滤波系统相比，可以大大减少滤波系统的体积；这一特性也可用于构造空间低频反射器件.
2009, 58 (3): 1773-1778.
doi: 10.7498/aps.58.1773
摘要 +
研制了一套采用旋转1/2波片无色散移相器进行移相操作的全场光学相干层析成像系统.该移相器能在宽光谱范围内无色散地获得8倍于1/2波片旋转角的移相量，能快速、方便地为各种移相算法提供所需的移相量.移相量实测结果表明：系统获得了8倍旋转角的移相量，提出的移相器结构正确.采用Hariharan移相算法对反射镜样品进行的成像实验表明系统具有较高的移相精度.最后进行的实物样品成像实验，检验了系统的有效性.
2009, 58 (3): 1779-1784.
doi: 10.7498/aps.58.1779
摘要 +
介绍了基于微通道板和楔条形阳极的紫外单光子成像系统的组成和工作原理.利用该系统分别研究了两块和三块微通道板在不同电压下的暗计数特性.实验和拟合结果表明微通道板的暗计数脉冲幅度呈负指数型分布，暗计数率随电压升高而增大.通过测试不同电压下的脉冲幅度分布曲线，发现微通道板增益在较高电压下更加均匀.研究了两块微通道板情况下，微通道板电压和间距对系统分辨率的影响.结果表明，系统分辨率随微通道板电压增加而提高；另外，适当增加微通道板间距也可以提高系统分辨率.
2009, 58 (3): 1785-1792.
doi: 10.7498/aps.58.1785
摘要 +
提出了一种新型的基于半导体光放大器（semiconductor optical amplifier, SOA）中四波混频（four-wave mixing, FWM）效应的超快全光译码器方案，方案中采用了偏振移位键控（polarization-shift-keying, PolSK）信号光.考虑SOA的偏振相关性，建立了这种全光译码器完整的偏振相关宽带理论模型.通过数值模拟的方法，从理论上实现了超快全光译码器，并研究了两输入信号光功率、SOA注入电流和SOA的偏振相关性对全光译码器输出特性的影响.
2009, 58 (3): 1793-1797.
doi: 10.7498/aps.58.1793
摘要 +
基于实验测试结果分析了用于大功率光纤激光器的石英基包层抽运掺Yb3+光纤中Al3+共掺的特性.揭示出在高掺Yb3+的石英基光纤中，共掺Al3+的摩尔浓度为Yb3+摩尔浓度的9—11倍时既可以减小Yb3+的浓度猝灭概率，又可以获得高吸收系数，同时还可更好地满足数值孔径的要求的结论.在此基础上利用MCVD设备并结合湿法掺杂工艺制作出多根石英基掺Yb3+光纤预制棒，对拉丝后光纤的相关参数测试表明，通过精确控制疏松层的沉积温度，掺Yb3+光纤在976 nm波长的吸收系数可高达620 dB/m，且重复性好.这一结论为共掺Al3+的掺Yb3+光纤制作提供了良好的借鉴作用.
2009, 58 (3): 1798-1805.
doi: 10.7498/aps.58.1798
摘要 +
针对现有反演方法的缺点，提出了一种基于海底反射信号的地声参数高分辨反演方法.它利用短距离声源在不同深度上发射宽带线性调频信号，采用垂直阵进行接收，首先通过匹配滤波方法提取多径到达信息，然后利用海底反射损失曲线，反演海底表层的声速和密度，最后利用浅底层反射信号估计沉积层参数.由于海水中直达波受到内波的强烈影响，选择海底表面反射作为参考，用以可靠地计算浅底层反射的相对到达时间和幅度，从而估计出沉积层的厚度、速度和衰减系数.通过海上实验，验证了利用浅底层反射信号反演参数的有效性.
2009, 58 (3): 1806-1811.
doi: 10.7498/aps.58.1806
摘要 +
通过理论和实验的方法，对螺旋线慢波结构中的界面热阻率进行了研究.分析了两个接触处的界面热阻率对慢波结构散热性能的不同影响.提出了一种计算界面热阻率的方法，并对其准确性和可行性进行了验证.该方法可以分别估算两个接触处的界面热阻率，并考虑了组件材料属性随温度变化的特性.利用该方法研究了夹持杆材料和装配方法对螺旋线慢波结构界面热阻率的影响.
2009, 58 (3): 1812-1818.
doi: 10.7498/aps.58.1812
摘要 +
采用离散单元模型对巴西果问题进行了模拟研究，采用本数学模型可以准确地预测出垂直机械振动导致的不同大小颗粒的分离现象.分析了影响振动床内颗粒分层的因素，讨论了振动频率、振动幅度等参数对分层的影响，发现振动频率和振动幅度会对分离效果造成较大的影响.当振动频率或振动幅度较小时，颗粒整体分离效果都较差，但分离的稳定性较好，当振动频率或振动幅度较大时，整体分离效果仍然较差，同时分离的稳定性也较差，振动分离过程中存在一个频率和振幅适中的最优操作点.
2009, 58 (3): 1819-1825.
doi: 10.7498/aps.58.1819
摘要 +
将离散单元法应用到三维堆积过程的模拟计算，探讨了滑动摩擦及滚动摩擦对堆积形成的影响，得到了颗粒堆内部的应力分布规律，发现颗粒堆的形态是由滑动摩擦和滚动摩擦共同决定的，在堆内颗粒间的作用力基本呈树状结构.在模拟得到的颗粒堆中出现了应力分布奇异现象，在堆积角较大的情况下，颗粒堆与地面间作用力的最大值常发生在距堆底中心不远的环状区域，而并非发生在堆底的中心；在堆积角相对较小时颗粒堆与地面间作用力的最大值较容易发生在堆底的中心.对于一个颗粒堆，具体会发生哪种受力情况具有一定的偶然性.
2009, 58 (3): 1826-1832.
doi: 10.7498/aps.58.1826
摘要 +
利用球-盘接触黏着试验仪对微量受限液体的界面黏着行为的研究发现：临界体积范围内（皮升到纳升）的受限液滴达到临界厚度后将出现自动铺展和瞬时收缩行为（分别对应球-盘趋进和分离过程），并同时提供一定幅值的法向黏着力及伴随出现力的突变；该界面黏着力与液滴体积、球的直径等相关，并很好地揭示了昆虫或树蛙爪垫与光滑表面间的湿黏着行为.在进一步试验的基础上，利用球—面接触模型的毛细黏着力公式对所观察到的试验现象进行了机理揭示，认为临界体积受限液滴出现的自动铺展和瞬时收缩行为与接触副的刚度相关，最大法向黏着力随液体体积的减小而减小，与接触副之间受限液体的中心区厚度有关.结合生物黏着爪垫进行了受限液体界面黏着控制机理的分析，可以指导仿生黏着爪垫的设计与控制.
流体、等离子体和放电
2009, 58 (3): 1833-1837.
doi: 10.7498/aps.58.1833
摘要 +
在激光等离子体相互作用过程中，受激拉曼散射（SRS）会通过Langmuir波衰减不稳定性（LDI）和电子俘获两种机理饱和.文章给出均匀一维等离子体和低强度非相对论激光作用中，LDI和电子俘获两种机理下的SRS饱和时间的解析表达式.SRS饱和时间与入射激光强度，电子密度，电子温度，初始电子密度微扰等参数有关.解析理论计算得到了与模拟和实验相符的结果.
2009, 58 (3): 1838-1843.
doi: 10.7498/aps.58.1838
摘要 +
利用中空布拉格光纤结构，设计了一种新型的磁场调制液晶太赫兹开关.通过在包层中采用周期交错的高密度聚乙烯和向列相液晶E7，并施加外磁场控制液晶的取向来改变液晶的折射率，从而实现开关的功能.该设计使开关宜于与光纤耦合，损耗小且能实现单模传输.采用有限元法模拟了开关的各项参数，数值计算表明，此开关的消光比可达2634 dB.
2009, 58 (3): 1844-1848.
doi: 10.7498/aps.58.1844
摘要 +
利用二维粒子模拟方法研究振荡鞘层对近壁电导的影响.研究结果表明，当二次电子发射系数大于1时，鞘层处于振荡状态.在振荡鞘层状态下，电子与壁面的碰撞通量沿平行与壁面方向剧烈的周期性振荡，振荡的波长为电子静电波波长量级，电子与壁面的碰撞频率高出经典鞘层状态下电子与壁面碰撞频率1—2个数量级，此时的碰撞频率对通道中电流的贡献不可忽略.振荡鞘层相对与经典鞘层增大了电子与壁面的碰撞频率，但是振荡鞘层的存在，仍然会使一部分慢电子无法穿越鞘层的势垒而打到壁面.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2009, 58 (3): 1849-1856.
doi: 10.7498/aps.58.1849
摘要 +
应用分子动力学方法研究了在不同扭转角度下的Cu（100）失配晶界位错结构，以及不同位错结构对晶界强度的影响.模拟结果表明：小角度扭转晶界上将形成失配位错网，失配位错密度随着晶粒之间的失配扭转角度的增加而增加.变形过程中，位错网每个单元中均产生位错形核扩展.位错之间的塞积作用影响晶界的屈服强度：随着位错网格密度的增加，位错之间的塞积作用增强，界面的屈服强度得到提高.大角度扭转晶界将形成面缺陷，在变形中位错由晶界角点处形核扩展，此时由于面缺陷位错开动应力趋于一致，因此晶界的临界屈服强度趋于定值.
2009, 58 (3): 1857-1862.
doi: 10.7498/aps.58.1857
摘要 +
利用改进的化学气相沉积法制作出纳米级InP薄膜内包层光纤；根据氢原子本征能量模型计算了InP微粒产生量子尺寸效应的相对粒径aB=8313 nm，且由量子尺寸效应计算了不同尺寸粒子的带隙能量以及相对应的光吸收波长；由测试工作系统测试，在906—1044 nm，1080—1491 nm，1524—1596 nm 波段上均有增益；结果表明：当内包层薄膜材料厚度达5—50nm量级时，其能级将发生红移，产生放大性能.
编辑推荐
2009, 58 (3): 1863-1869.
doi: 10.7498/aps.58.1863
摘要 +
采用密度泛函理论（density functional theory, DFT）中的广义梯度近似（generalized gradient approximation, GGA）对MC20F20（M=Li，Na，Be和Mg）的几何结构和电子性质进行了计算研究.几何结构研发现：随着内掺原子序数的增加，金属原子M对C20F20中的C—C键的影响越来越大，而对C—F键的影响甚微.掺杂能计算表明：MC20F20的掺杂能均为负值，需要在一定的实验条件下才能被合成.内掺碱金属和碱土金属分别产生了两类截然不同的能隙和磁性.其中，内掺碱金属的能隙非常小，且带有1μB的净磁矩，表现出磁性；而内掺碱土金属的能隙比C60的能隙还大，净自旋为0，表现出非磁性.
2009, 58 (3): 1870-1878.
doi: 10.7498/aps.58.1870
摘要 +
采用电沉积法获得了接近化学计量比的贫铜和富铜的Cu（In1-xGax）Se2（CIGS）预置层，研究比较了两种预置层及其硒化处理后的成分和结构特性.得到了明确的实验证据证明，硒化后富铜薄膜中的CuxSe相会聚集凝结成结晶颗粒分散在表面.研究表明：在固态源硒化处理后，薄膜成分基本不变；当预置层中原子比Cu/（In+Ga）12时，可以消除裂纹的产生，形成等轴状小晶粒；富铜预置层硒化时蒸发沉积少量In，Ga和Se后，电池效率已达到68%；而贫铜预置层硒化后直接制备的电池效率大于2%，值得进一步深入研究.
2009, 58 (3): 1879-1884.
doi: 10.7498/aps.58.1879
摘要 +
基于Gray金属三相状态方程模型，分别采用ργ=常数，Gray,GRIZZLY的Grüneisen系数模型和从头算给出的Grüneisen系数，系统计算了铝的熔化曲线、等熵压缩线、等温压缩线和等熵卸载线，计算结果与实验数据比较表明；在冲击压力约为500GPa的宽广压力范围，GRIZZLY Grüneisen系数模型是最适合描述铝的热力学特性的形式，ργ=常数模型次之，在高压区，Gray和从头算的Grüneisen系数的计算结果与实验值差距较大.
2009, 58 (3): 1885-1889.
doi: 10.7498/aps.58.1885
摘要 +
采用两步法制备了超疏水性ZnO纳米棒薄膜，在用磁控溅射在普通玻璃衬底上生长一层ZnO籽晶层基础上，利用液相法制备了空间取向高度一致的ZnO纳米棒阵列，经修饰后由亲水性转变为超疏水性.用扫描电子显微镜观察了纳米棒的表面结构，用接触角测量仪测出水滴在ZnO纳米棒薄膜表面的接触角为151°±05°，滚动角为7°.用Cassie模型对ZnO纳米棒薄膜的超疏水性进行了验证.
2009, 58 (3): 1890-1895.
doi: 10.7498/aps.58.1890
摘要 +
采用巨正则蒙特卡罗方法模拟了氢气在沸石中的吸附行为，并采用Dubinin-Astakhov微孔分析方法，分析了沸石结构对储氢量大小的影响，总结了影响储氢量大小的物理因素，该工作有利于指导合理的设计与合成储存材料，为改善材料储氢能力提供了有力的理论支撑.
2009, 58 (3): 1896-1900.
doi: 10.7498/aps.58.1896
摘要 +
对p型掺杂13 μm InAs/GaAs量子点激光器的最大模式增益进行了实验和理论分析.实验上，测量了不同腔长激光器阈值电流密度与总损耗的对应关系，拟合出的最大模式增益为175 cm-1，与相同结构非掺杂量子点激光器的最大模式增益一致.同时理论分析表明，p型掺杂对InAs/GaAs量子点激光器的最大模式增益并无影响，并且最大模式增益的计算结果与实验值相符.具有较小高度或高宽比的量子点能达到更高的最大模式增益，而较高的最大模式增益对p型掺杂13 μm InAs/GaAs自组织量子点激光器在光通信系统中的应用具有重要意义.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2009, 58 (3): 1901-1907.
doi: 10.7498/aps.58.1901
摘要 +
基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理平面波超软赝势方法，计算了Co掺杂MgF2晶体的几何结构、电子结构和光学性质.结果表明，Co掺杂导致MgF2晶体结构畸变，可能发生一种类四方和斜方型结构相变.由于Co原子的加入，体系的禁带宽度减小，可观察到半导体—金属性转变.计算也表明，Co掺杂对静态介电常数和光吸收系数有重要调制作用，所得结果与最近实验测量很好相符，揭示了Co:MgF2体系在光学元器件方面的潜在应用.
2009, 58 (3): 1908-1916.
doi: 10.7498/aps.58.1908
摘要 +
采用基于第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势法, 研究了Y掺杂SrTiO3体系的空间结构和电子结构性质, 得到了优化后体系的结构参数, 掺杂形成能, 能带结构和电子态密度. 对比掺杂浓度为0125, 025, 033时，Sr1-xYxTiO3和SrTi1-xYxO3的掺杂形成能，发现Y替代Sr能形成更稳定的结构. 对Sr1-xYxTiO3（x=0, 0125, 025, 033） 的结构进行了优化，结果表明Y替代Sr后, 随着掺杂浓度增大, 体系的晶格常数逐渐减小, 稳定性逐渐增强. 对不同掺杂浓度的Sr1-xYxTiO3能带结构的计算结果表明：纯净的SrTiO3是绝缘体, 价带顶在R点, 导带底在Γ点, 费米能级处于价带顶; 掺杂Y后, 费米能级进入到导带底中, 体系呈金属性；掺杂浓度越大，费米能级进入导带的位置越深，禁带宽度也近似变宽.
2009, 58 (3): 1917-1923.
doi: 10.7498/aps.58.1917
摘要 +
采用基于密度泛函理论（DFT）的总体能量平面波超软赝势方法，结合广义梯度近似（GGA），对Cu掺杂AlN 32原子超原胞体系进行了几何结构优化，计算了Cu掺杂AlN的晶格常数，能带结构，电子态密度和光学性质.结果表明，Cu掺杂AlN会产生自旋极化状态，能带结构显示半金属性质，掺杂后带隙变窄，长波吸收加强，能量损失明显减小.同传统的稀磁半导体（DMS）相比，Cu掺杂AlN不会有铁磁性沉淀物的问题，因为Cu本身不具有磁性.因而，Cu掺杂的AlN也许是一种非常有前途的稀磁半导体.
2009, 58 (3): 1924-1930.
doi: 10.7498/aps.58.1924
摘要 +
采用基于密度泛函理论（DFT）广义梯度近似（GGA）下的第一性原理方法系统地研究了不同覆盖度下O在Ni（111）表面的吸附特性.计算结果表明，O在Ni（111）表面的稳定吸附位为三重面心立方（fcc）洞位，吸附能随着覆盖度的增加而减小，O诱导Ni（111）表面功函数的变化量与覆盖度成近线性关系，并随着覆盖度的增加而增大.同时,通过对电子密度和分波态密度的分析发现：O在Ni（111）表面的吸附使得Ni表面电子向O原子转移，形成表面偶极矩，导致功函数增加；表面Ni原子的3d轨道和O的2p轨道通过耦合、杂化作用形成成键态和反键态，而反键态几乎不被占据，因而O—Ni键相互作用比较强，吸附能较大.
2009, 58 (3): 1931-1935.
doi: 10.7498/aps.58.1931
摘要 +
基于紧束缚方法，在考虑最近邻相互作用的情况下，研究了拉伸锯齿型边和扶手型边单层石墨的能带结构，得到了两种类型单层石墨片的π电子能带及带隙与拉力的解析关系式.通过数值计算能够发现：拉力不但使单层石墨产生带隙，而且带隙随着拉力的增大而变宽，并且锯齿型比扶手型的带隙更易变宽.
2009, 58 (3): 1936-1941.
doi: 10.7498/aps.58.1936
摘要 +
使用分子动力学方法，模拟了活塞以恒定加速运动从一端压缩单晶铁（沿［001］晶向）发生马氏体相变的微观过程.根据模拟结果将上述压缩过程分为弹性压缩、晶格软化、相变（bcc至hcp）、超应力松弛和高压相弹性压缩五个阶段，对各阶段的原子滑移规律和应力变化特征做了详细分析.分析得出应力超过约10 GPa时，开始出现弹性常数软化行为；层错结构（fcc）和孪晶界为新相形核的两种缺陷，前者更为稳定；相变后粒子首先进入超应力松弛状态（即沿加载方向的偏应力呈现负值），在应力超过约36 GPa粒子转变为高压相弹性压缩状态.
2009, 58 (3): 1942-1947.
doi: 10.7498/aps.58.1942
摘要 +
采用104 A/cm2数量级的电流密度对Sn30Ag05Cu倒装焊点中的电迁移机理作了研究.电迁移引起的原子（或空位）的迁移以及在此过程中形成的焦耳热，使Sn30Ag05Cu倒装焊点的显微形貌发生变化.电迁移作用下，由于空位的定向迁移和局部的电流聚集效应使阴极芯片端焊料与金属间化合物界面形成薄层状空洞.处于阴极的Cu焊盘的Ni（P）镀层与焊料间也产生了连续性空洞，但空洞面积明显小于处于阴极的芯片端焊料与金属间化合物界面.焊盘中的Cu原子在电迁移作用下形成与电子流方向一致的通量，最终导致焊点高电流密度区域出现连续性的金属间化合物且金属间化合物量由阴极向阳极逐渐增多.
2009, 58 (3): 1948-1953.
doi: 10.7498/aps.58.1948
摘要 +
采用多重散射的方法研究了十二重准晶中的缺陷模,发现在十二重准晶中存在方向缺陷，且当缺陷组合围绕对称中心旋转时，在保持原有缺陷模的基础上，出现了新的缺陷模.
2009, 58 (3): 1954-1958.
doi: 10.7498/aps.58.1954
摘要 +
设计并研制了室温连续工作的单模13 μm垂直腔面发射激光器（VCSEL），阈值电流为051 mA，最高连续工作温度达到82℃，斜率效率为029 W/A.采用InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱作为有源增益区，由晶片直接键合技术融合InP基谐振腔和GaAs基GaAs/Al（Ga）As分布布拉格下反射腔镜，并由电子束蒸发法沉积SiO2/TiO2介质薄膜上反射腔镜形成13 μm VCSEL结构.讨论并分析了谐振腔模式与量子阱增益峰相对位置对器件性能的影响.
2009, 58 (3): 1959-1965.
doi: 10.7498/aps.58.1959
摘要 +
通过对GaN基异质结材料C-V特性中耗尽电容的比较，得出AlGaN/GaN异质结缓冲层漏电与成核层的关系.实验结果表明，基于蓝宝石衬底低温GaN成核层和SiC衬底高温AlN成核层的异质结材料比基于蓝宝石衬底低温AlN成核层异质结材料漏电小、背景载流子浓度低.深入分析发现，基于薄成核层的异质结材料在近衬底的GaN缓冲层中具有高浓度的n型GaN导电层，而基于厚成核层的异质结材料的GaN缓冲层则呈高阻特性.GaN缓冲层中的n型导电层是导致器件漏电主要因素之一，适当提高成核层的质量和厚度可有效降低GaN缓冲层的背景载流子浓度，提高GaN缓冲层的高阻特性，抑制缓冲层漏电.
2009, 58 (3): 1966-1970.
doi: 10.7498/aps.58.1966
摘要 +
分析了栅槽深度对AlGaN/GaN HEMT特性的影响，并对不同栅槽深度的器件特性进行了模拟，得到了器件饱和电流、最大跨导和阈值电压随栅槽深度的变化规律.当槽栅深度增大，器件饱和电流逐渐下降，而最大跨导逐渐增大，阈值电压向X轴正方向移动.研制出不同栅槽深度的蓝宝石衬底AlGaN/GaN HEMT，用实验数据验证了得到的不同栅槽深度器件特性变化规律.从刻蚀损伤和刻蚀引入界面态的角度分析了模拟与实验规律产生差别的原因.
2009, 58 (3): 1971-1979.
doi: 10.7498/aps.58.1971
摘要 +
基于变形单壁碳纳米管能量色散关系，计算了碳纳米管最低导带的电子速度及有效质量随形变系数变化的各种曲线，以此推测碳纳米管输运性质的稳定性问题.计算结果表明：对于特定类型的碳纳米管，只当其形变发生在某特定方向、且处于低形变（形变系数ε≤002 ）区时，电子平均速度vmean及平均有效质量m*mean随形变改变才会很小（相对改变量≤2%），这意味着此时的碳纳米管低偏压电子输运性能是基本稳定的.而其他形变情形，电子平均速度vmean或电子平均有效质量m*mean或两者随形变变化明显，甚至有跃变，这意味着其低偏压电子输运性能是不稳定的，甚至极不稳定.
2009, 58 (3): 1980-1986.
doi: 10.7498/aps.58.1980
摘要 +
用热蒸发的方法制备了纳米Ag材料，并用扫描电子显微镜对纳米粒子进行了形貌的表征，通过紫外—可见分光光度计得到Ag纳米粒子的透过谱，得到了Ag纳米粒子的表面等离子体共振的峰值位置.以罗丹明6G为探针分子测定Ag纳米粒子衬底的表面增强拉曼散射效应，通过拉曼散射光谱与透过谱研究了由表面等离子体激元的强极化场引起的表面增强拉曼散射效应，结合透过谱与拉曼增益因子提出了一种描述表面等离子体光学和电学特性的方法，并结合扫描电镜的结果给出了不同结构的纳米Ag材料对表面等离子体激元强度的影响.
2009, 58 (3): 1987-1991.
doi: 10.7498/aps.58.1987
摘要 +
用深能级瞬态谱和光致发光研究了无背接触层的CdS/CdTe薄膜太阳电池的杂质分布和深能级中心.得到了净掺杂浓度在器件中的分布.确定了两个能级位置分别在EV+0365 eV和EV+0282 eV的深中心，它们的浓度分别为167×1012 cm-3和386×1011 cm-2，俘获截面分别为143×10-14cm2和153×10-16cm2.它们来源于以化学杂质形式存在的Au和（或）TeCd-复合体，或与氩氧气氛下沉积CdTe时的氧原子相关.
2009, 58 (3): 1992-1996.
doi: 10.7498/aps.58.1992
摘要 +
采用可溶液加工的小分子红光材料2为发光层（EML），制备了不同阴极结构的系列电致发光器件.结果表明，空穴阻挡层（HBL）TPBI的引入能有效降低高功函数（Al, Ag, Au）金属阴极的电子注入势垒，显著改善器件发光效率，与传统阴极结构（Ba/Al）比较，采用TPBI/Ag阴极结构的器件外量子效率提高了57%，主要原因是TPBI/Ag阴极界面形成较低的电子注入势垒，有利于电子注入，使器件发光效率明显提高.
2009, 58 (3): 1997-2001.
doi: 10.7498/aps.58.1997
摘要 +
利用脉冲激光沉积技术在LaAlO3（00l）单晶衬底上制备了La067Ba033MnO3薄膜，研究了CO2激光辐照对La067Ba033MnO3薄膜的微结构和磁电性能的影响.结果表明，经激光辐照后，La067Ba033MnO3薄膜的结晶性增强，薄膜应变减小；薄膜表面形貌由“岛状”结构变为“平原"结构，且粗糙度大大降低；同时，薄膜的饱和磁化强度、铁磁居里温度、金属—绝缘态转变温度和磁电阻增大，而矫顽场和电阻率减小.根据对传统退火效应的分析和理论计算，认为激光辐照导致的表面微结构的变化以及薄膜的氧含量和均匀性的提高对La067Ba033MnO3薄膜的磁电性能的改善与优化密切相关.
2009, 58 (3): 2002-2004.
doi: 10.7498/aps.58.2002
摘要 +
采用激光分子束外延技术，在玻璃衬底上制备了La067Sr033MnO3 （LSMO） 薄膜，X射线衍射测量结果表明在玻璃衬底上生长的LSMO薄膜沿c轴择优取向生长.在外磁场3 T和88， 220， 300 K条件下，LSMO薄膜的磁电阻变化率分别达到-378%， -268%和-607%.实验结果表明，在廉价的玻璃衬底上制备大面积和具有应用价值的锰氧化物薄膜是可行的.
2009, 58 (3): 2005-2010.
doi: 10.7498/aps.58.2005
摘要 +
以球形永磁体和球形容器为对象，推导出永磁体磁浮力模型，分析磁导率、永磁体的剩余磁化强度和永磁体半径、容器半径以及永磁体相对于容器中心位置的位移对磁场力的影响，结论具有一定普遍性.计算结果表明各参数均遵循一定规律对磁场力产生影响，始终有满足自悬浮现象的条件存在.通过对悬浮平衡位置特征分析，论述各变化参数与自悬浮位置的关系，并讨论实现自悬浮位置的可控性途径.
2009, 58 (3): 2011-2017.
doi: 10.7498/aps.58.2011
摘要 +
利用第一性原理计算得到C掺杂ZnO的电子结构，发现系统具有半金属的电子结构.从态密度的分析可以看到Zn-3d和C-2p电子具有强烈的杂化作用，这是体系具有相对稳定铁磁基态的原因.利用第一性原理得到的磁性耦合强度并结合蒙特卡罗模拟得到了C掺杂浓度为555%，833%，125%的ZnO1-xCx分别具有210 K，260 K，690 K的居里温度.同时，详细地分析了C掺杂引起的电子转移和C，Zn，O的s，p和d电子的自旋向上和自旋向下电子数的变化.通过比较研究，发现ZnO1-xCx的局域磁矩主要来源于Zn-3d 电子和C-2p 电子之间的相互作用，而局域磁矩耦合倾向于RKKY耦合.
2009, 58 (3): 2018-2022.
doi: 10.7498/aps.58.2018
摘要 +
采用溶胶-凝胶法制备出具有室温铁磁性的Co掺杂的ZnO稀磁半导体材料. 通过对样品的结构、磁性和发光特性的研究发现，样品具有室温铁磁性，并发现其铁磁性源于磁性离子对ZnO中Zn离子的取代. 对不同温度制备的样品的磁性以及其发光特性的变化研究发现，样品的铁磁性与样品中锌间隙位（Zni）缺陷的密度有关.
2009, 58 (3): 2023-2029.
doi: 10.7498/aps.58.2023
摘要 +
通过研究外应力场下铁磁多层膜系统中的自旋结构，讨论了系统磁电阻对外应力的依赖关系.结果表明，外应力能够诱发磁电阻效应，且其磁电阻紧密依赖于外应力的大小和方向.一般地对铁磁性层间耦合，其磁电阻与外应力之间的关系紧密地依赖于两铁磁层的磁致伸缩系数以及磁晶各向异性之差异.具体地，大小一定的外应力由磁易轴向磁难轴旋转的过程中，磁电阻先缓慢增大后急剧减小，在磁难轴附近变化较敏锐，并出现峰值.外应力方向一定时，磁电阻随应力的增大先敏锐增强后缓慢减小，且应力方向偏离磁易轴越远，变化趋势越显著.特别地，当外应力完全垂直于磁易轴时，应力大小的变化会引起磁电阻翻倍.而外应力场介于8πM/5≤Hλ≤18πM/5时，磁电阻会随应力的旋转单调上升，并在磁难轴附近急剧增强，产生GMR效应；对反铁磁性层间耦合，其GMR效应对应力大小和方向的响应近似地相反于铁磁性层间耦合情形.
2009, 58 (3): 2030-2034.
doi: 10.7498/aps.58.2030
摘要 +
系统研究了Pt-Co合金磁性能与其微观组织结构间的关系.合金铸锭的X射线衍射结果表明：熔炼后的Pt-Co合金铸锭沿冷却方向存在明显的织构；扫描电镜照片显示合金的组织结构为柱状晶结构，柱状晶的生长方向平行于冷却方向；合金铸锭经塑性变形和再结晶处理后柱状晶组织消失，电镜照片显示处理后的合金晶粒尺寸变小且均匀；对不同组织结构的Pt-Co合金磁性能的测试结果表明，经塑性变形及再结晶处理后合金的磁性能有了明显提高，说明该合金中晶粒尺寸和取向是影响其矫顽力的重要因素.
2009, 58 (3): 2035-2041.
doi: 10.7498/aps.58.2035
摘要 +
应用小波变换改进时域介电谱的分析法扩宽其应用范围.实验结果表明，通过分析油水混合物的弛豫过程，基于小波变换的时域介电谱分析不但可得反映物性的整体频谱信息，还能得出反映各组成成分不同时域和频域信息.因此，该方法可应用于分析复杂多相混合物.
2009, 58 (3): 2042-2048.
doi: 10.7498/aps.58.2042
摘要 +
用射频等离子增强化学气相沉积技术（RF-PECVD）制备非晶碳化硅（a-SiC:H）和不同掺氮量的碳化硅基（a-SiCNx:H）介质薄膜.采用傅里叶红外光谱（FIRT）,X射线光电子谱仪（XPS）,纳米压入仪（Nano IndenterA○R-XP），Agilent 4294A高精度阻抗分析仪，俄歇能谱仪（AES）和场发射高分辨透射电镜（HRTEM）表征氮掺杂对碳化硅基薄膜化学键组成、微观结构、机械性能、介电常数和阻挡铜扩散性能的影响.实验结果表明：通过控制薄膜的氮含量可实现其介电常数在38—52范围内可调.随着反应源中氨气（NH3）流量的增加，碳化硅基薄膜中Si—N和C—N化学键比例增加以及由此导致的薄膜微观结构致密化是氮掺杂显著提高碳化硅基薄膜机械性能、热稳定性和阻挡铜扩散性能的机理.
2009, 58 (3): 2049-2055.
doi: 10.7498/aps.58.2049
摘要 +
对二维介质柱光子晶体耦合腔波导慢光结构进行了研究，发现随着缺陷腔之间晶格个数增多，群速度减小很快，选用7×7超胞单元时耦合腔波导结构的导模最大群速度νg-max只有光子晶体线缺陷波导的1/251.然后对7×7超胞单元的缺陷腔周围四个介质柱半径进行调整，发现新型结构导模的νg-max进一步减小，最小可达到589×10-4c，约为未调整之前的1/5.最后通过比较发现，当改变缺陷腔上下相邻两个介质柱半径时得到的结构具有更好的慢光特性.
2009, 58 (3): 2056-2060.
doi: 10.7498/aps.58.2056
摘要 +
研究非稀释极限下带壳的球形颗粒复合介质体系光学双稳的温度效应.其中带壳颗粒是由具有线性响应的核和非线性响应的壳层组成.由于复合体系中的空间局域场是不均匀的，所以应用自洽平均场理论，解析推导核内电场平方的空间平均值与外电场的关系表达式，并对不同温度及不同结构参数下的光学双稳进行了数值计算.结果表明，双稳与温度T、结构参数k和体积分数f有关.在k和f一定时，随温度的升高，双稳效应因上阈值减小、下阈值增大而逐渐减弱，直至双稳消失；在T和f一定时，随结构参数的增大，上、下阈值都增大，而上阈值的增速较大从而导致双稳区域宽度加大.
2009, 58 (3): 2061-2066.
doi: 10.7498/aps.58.2061
摘要 +
用方波电源驱动808 nm,980 nm激光二极管（LD）激发Er3+掺杂的亚碲酸盐氟氧化物玻璃，测量2H11/2，4S3/2能级上转换发光的上升和衰减，不同波长激发下的上升时间常数不同，说明808 nm LD和980 nm LD激发下2H11/2，4S3/2能级上转换激发途径不同.通过建立速率方程模型分析了4S3/2能级的上升特性与中间能级寿命的关系，从而确定了两种波长激发下上转换绿光的激发机理.
2009, 58 (3): 2067-2071.
doi: 10.7498/aps.58.2067
摘要 +
通过缩聚法合成了绿光9,9-二辛基聚芴-苯并噻二唑交替共聚物（PFBT）.该聚合物在一定温度范围内形成向列液晶态，利用其在定向层上的有序排列，实现了峰值发光波长为550 nm的偏振电致发光.采用摩擦后的空穴注入层聚（3,4-乙撑二氧噻吩）∶聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）作为定向层，通过偏振紫外可见吸收光谱和偏振光致发光谱，研究了聚合物分子在薄膜平面内的单轴取向特性，计算得到薄膜的有序参数为075.制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/PFBT/LiF/Al的聚合物电致发光器件，工作电压为15 V时，电致发光偏振率达到4，亮度和流明效率分别为450 cd/m2和021 cd/A.
2009, 58 (3): 2072-2076.
doi: 10.7498/aps.58.2072
摘要 +
利用等离子体增强化学气相沉积法制备了富硅氮化硅/富氮氮化硅多层膜，并以此氮化硅基多层膜作为有源层构建电致发光器件，在室温下观察到了较强的电致可见发光.在此基础上，研究多层膜结构中作为势垒层的富氮氮化硅层对器件电致发光性质的影响，实验结果表明通过改变势垒层的Si/N组分，调制其势垒高度，器件的电致发光效率可得到显著地提高.
2009, 58 (3): 2077-2082.
doi: 10.7498/aps.58.2077
摘要 +
利用冷靶反冲离子动量谱仪装置系统研究了20—40 keV He2+-He碰撞体系的态选择单电子俘获过程，实验获得了单电子俘获过程的态选择截面以及角微分截面.在所研究的能区范围，电子俘获到L壳层的截面最大，为主要的反应道，这与分子库仑过垒模型的反应窗理论的预测一致.实验测量的态选择截面与原子轨道紧耦合的计算结果很好地符合，与光谱方法的测量结果存在一定的差别，主要原因是光谱方法不能测量完整的反应通道信息.实验结果表明，总角微分截面在小角度范围主要来源于电子俘获到基态的贡献，在大角度范围主要来自电子俘获到激发态的贡献；电子俘获到基态的和激发态的角微分截面均出现振荡结构，这种振荡来源于电子俘获反应中分子轨道之间的相干效应.实验测量的角微分截面与其他实验和紧耦合方法的计算结果进行了比较和分析.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2009, 58 (3): 2083-2089.
doi: 10.7498/aps.58.2083
摘要 +
采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法，研究了三轴加载的非静水压力和静水压力对铁从体心立方结构（bcc，α相）到六角密排结构（hcp，ε相）相变压力和磁性的影响，结果发现：在0—18 GPa压力范围内，相对静水压力条件，随着压力的升高，bcc结构的原子磁矩在非静水压力下降低得更快；在非静水压力下，相变更容易发生，相变压力随着非静水压力程度的增加而降低；并且对非静水压力对相变压力影响的物理机理进行了讨论.
2009, 58 (3): 2090-2096.
doi: 10.7498/aps.58.2090
摘要 +
对于仓壁不固定的粮仓系统，其底部压力会随颗粒高度线性增加.由于没有Janssen应力饱和现象，其力学状态与通常粮仓系统显然不同.通过上拉和下压这种应力未饱和粮仓系统的仓壁，实验研究了不同顶部负载时颗粒介质与仓壁的最大静摩擦阻力.结果显示阻力随颗粒质量的增加在上拉时呈线性增长关系，但在下压时呈指数增长关系，下压阻力强度比上拉时大一个量级以上.此外阻力与顶部负载呈线性变化关系.这些测量很好地符合了基于应力转向比为常数的假设（即Janssen假设）下给出的连续力学理论计算，表明该假设对于此应力未饱和粮仓系统依然适用.
地球物理学、天文学和天体物理学
2009, 58 (3): 2097-2105.
doi: 10.7498/aps.58.2097
摘要 +
以二维泊松过程理论为基础，结合空间点过程理论，引入k阶最近邻距离的概念，介绍了基于k阶最近距离的丛集点的提取算法，对该算法的适用范围进行了讨论和分析，发现丛集区域和背景区域疏密程度差异以及所研究的数据点数目对该方法有影响，疏密程度差异较小时，该算法的有效性不强，疏密程度差异较大时，该算法较为适用，同时，数据点的总数不同时，算法的适用范围有所差异，但差异不大.此外，引入权重的思想，对算法中理想数据点的设置进行了一定程度的拓展，将所研究区域内的数据点赋予不同的权重，进行丛集数据点的提取，从而扩展了该算法的使用范围.
2009, 58 (3): 2106-2112.
doi: 10.7498/aps.58.2106
摘要 +
利用一种信息熵空间场相关性测算方法，给出一个具有统计学中相关系数性质的离散空间场相关指数，探讨中国旱涝事件发生的内在规律及其空间分布情况.利用联合熵的概念研究了1470—2000年各年份旱涝分布之间的关联性，通过计算实际和随机旱涝分布场的联合熵的概率密度分布和联合熵矩阵的本征值，发现实际旱涝分布场各年份之间的关联性同随机旱涝分布场相比有明显差别，是非随机的，具有一定的内在相关联系.各年份旱涝分布情况同其余年份之间的平均联合熵，表征了该年份的旱涝分布情况同其他年份旱涝分布之间的关联程度，其值越大，相关越强，反之亦然，气候状态相似程度以1820年为界有明显的准周期特征，周期尺度维持在113年左右，周期强度也较稳定；其后从1820—2000年，准周期的尺度从113年增大至约130年，强度也比前一时期有所下降；对于68年尺度的准周期，在1595—1820年期间比较明显，并且周期尺度从开始的61年上升至81年，周期强度保持稳定，而在其余时期，该尺度均没有明显的准周期特征.
2009, 58 (3): 2113-2120.
doi: 10.7498/aps.58.2113
摘要 +
采用1948—2005年NCEP/NCAR全球温度资料构建温度关联矩阵，研究表明：为了滤除关联“噪声”，采用信度为001的统计检验是比较合适的.对日温度序列做step=5d,10d,…的滑动平均继而构建关联矩阵发现：365—730d可能是温度场时间尺度上的一个转折点；全球平均关联系数Cglobal的总体变化趋势是随step的增加而增大，但趋势逐渐变缓；相关系数绝对值大于03的正负强关联点对数也随之增加；位于赤道东太平洋海域的正关联中心（区域Ⅰ）（1625°W—775°E，75°N—125°S）和位于北太平洋海域的负关联中心（区域Ⅱ）（1575°W—325°E，275°—475°N ）是值得重点关注的两个区域，二者之间存在较强的负相关；取长度为10 a滑动窗口研究Cglobal随时间的演变特征发现，Cglobal在1981—1987a之间发生了明显的跃变，并且这一跃变可能是年代际尺度上的行为；区域Ⅰ和Ⅱ对这一跃变也有清晰的反映，区域Ⅱ的跃变略滞后于区域Ⅰ；与此同时北太平洋海域关联系数的最小值点随时间演变还出现了明显的“位移”.
