Vol. 57, No. 12 (2008)
2008年06月20日
总论
2008, 57 (12): 7415-7418.
doi:10.7498/aps.57.7415
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给出两种构造一阶系统Birkhoff表示的新方法，可以从微分方程直接计算得到Birkhoff函数B和Birkhoff函数组Rμ. 举例说明所得结果的应用.
2008, 57 (12): 7419-7422.
doi:10.7498/aps.57.7419
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利用同伦映射方法研究了一类非线性KdV(Korteweg de Vries)方程. 首先引入一个同伦变换，使相应的方程求孤子解问题转化为映射变换问题.然后利用映射特性得到了原方程孤子的近似解.
2008, 57 (12): 7423-7429.
doi:10.7498/aps.57.7423
摘要 +
利用单电子在固体靶表面准静态电磁场中运动的模型和非线性汤姆孙散射理论，研究了以大角度斜入射的强激光照射在固体靶表面产生的沿靶面方向发射的高能超热电子的运动及其产生的电磁辐射脉冲. 数值模拟表明，靶表面的电子在靶面附近的准静态电磁场和反射的激光场中作振荡. 当电子振荡频率接近激光频率时，电子被有效加速，被加速的电子主要沿靶面方向运动并产生向前的阿秒脉冲辐射. 讨论了电子在加速前的不同初始速度分布对辐射脉冲的时间和空间特性的影响，模拟了不同初始状态的多电子相干辐射脉冲的频谱特性.
2008, 57 (12): 7430-7437.
doi:10.7498/aps.57.7430
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为了研究具有相互作用势和运动耦合的两个非全同的量子谐振子体系的动力学问题，利用有序算符乘积内的积分技术，建立了一种两粒子体系的组合坐标新表象|η1，η2〉，构造了一个双模压缩算符U并分析了其压缩特性. 应用组合坐标新表象严格求解了具有相互作用势和运动耦合的两个非全同的量子谐振子体系的动力学问题. 这为研究复杂耦合量子谐振子体系提供了一个有效途径.
2008, 57 (12): 7438-7446.
doi:10.7498/aps.57.7438
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研究了双势阱玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)系统在外加周期调制下的混沌相变过程，着重讨论了混沌现象对BEC系统隧穿的影响.当外加调制频率与系统固有频率达到共振时，相平面会出现不稳定现象，即混沌现象.在量子情况下，研究了系统的Husimi函数随时间的演化.研究发现：当混沌现象出现时，系统中粒子间相互作用增大，使得混沌区域扩大，进而引起混沌辅助隧穿程度的变化.
2008, 57 (12): 7447-7451.
doi:10.7498/aps.57.7447
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提出分别在二维和高维系统中利用一个纠缠态作量子通道实现M粒子纠缠态的量子隐形传送方案. 该方案有多个接收者，通过控制引进辅助粒子数，可以任意调节传送后的纠缠态在各接收者之间的粒子数分布， 且成功传送的概率为1.
2008, 57 (12): 7452-7456.
doi:10.7498/aps.57.7452
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对一种多方控制的量子安全直接通信协议(WCZT协议)进行了安全性分析，并利用隐形传态给出了一种新的攻击方法.利用该攻击方法，接收方可以在没有征得任何控制方同意的情况下获得发送方的消息，因此该协议是不安全的.对该协议进行了改进，分析表明改进后的协议能够抵抗这种攻击，可以满足多方控制的量子安全直接通信的目的.
2008, 57 (12): 7457-7462.
doi:10.7498/aps.57.7457
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在海森堡XY模型中，为了统一研究均匀磁场和非均匀磁场对系统热纠缠的影响，在两个量子位分别施加独立可控的外磁场(B+b)和(B-b). 发现在均匀磁场和低温条件下的纠缠度有一个稳定的平台区并发生纠缠突变. 控制磁场不均匀度b和选择合适的材料就可以获得最有利的纠缠，并大大提高系统退纠缠的临界温度Tc. 调节磁场的B值，可以在更宽的温度范围内实现此体系的纠缠开关.
2008, 57 (12): 7463-7466.
doi:10.7498/aps.57.7463
摘要 +
运用Damour-Ruffini方法研究黑洞的Hawking辐射.在保持时空中总能量守恒的条件下,考虑辐射粒子对时空的反作用后,得到了黑洞视界处粒子出射率与Bekenstein-Hawking熵有关,辐射谱不再是严格的纯热谱.所得结果与他人的工作一致,且满足量子力学的幺正性原理.
2008, 57 (12): 7467-7476.
doi:10.7498/aps.57.7467
摘要 +
探讨了外场中偶极旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的静态和动力学行为.研究结果表明，可以调节外场、自旋交换相互作用和偶极-偶极相互作用来调控三组分之间的隧穿,控制布居数动力学演化范围和相对相位动力学行为.
2008, 57 (12): 7477-7481.
doi:10.7498/aps.57.7477
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通过引入变量，周期场中内部时间导数Ornstein-Uhlenbeck噪声驱动的布朗运动可用高维Fokker-Planck方程来描述. 上述系统不能直接应用通常的小参数展开和势谷中心展开近似求解. 用一种变通的小参数展开方法近似求解了系统的Fokker-Planck方程，结果适用于小势垒高度、中等关联时间和较大的相空间区域，近似解析解可获得系统的改进.
2008, 57 (12): 7482-7486.
doi:10.7498/aps.57.7482
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研究了二值噪声驱动下二阶线性系统的随机共振问题. 采用平均法推导出系统输出幅值增益的表达式，考察了幅值增益与系统频率、输入信号频率、噪声强度和噪声相关时间的关系，发现系统输出幅值增益随这些参量呈单峰共振变化. 另外，二值噪声的非对称性对共振峰值具有很大影响.
2008, 57 (12): 7487-7493.
doi:10.7498/aps.57.7487
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针对单变量时间序列和多变量时间序列相空间重构所存在的问题，提出一种新的多变量融合的相空间重构方法. 通过Bayes估计理论，将多变量在同一相空间中进行相点的最优融合，得到了更为理想的融合相空间. 应用所提出的方法对Lorenz系统及耦合Rssler系统进行了多变量融合的相空间重构. 通过多变量重构图与单变量重构图的比较，发现基于数据融合的多变量相空间重构图包含了所有单变量相空间重构图的重要信息，使重构的相空间更加完备，较全面地反映出吸引子的全貌信息. 最后应用该方法对转子油膜涡动故障得到的多变量时间序列
2008, 57 (12): 7494-7499.
doi:10.7498/aps.57.7494
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利用非线性误差增长理论计算了Logistic映射和Lorenz系统可预报期限随初始误差的变化，发现Logistic映射等简单混沌系统的可预报期限与初始误差的对数存在线性关系.在非线性误差增长理论的框架下，理论分析表明，平均误差增长达到一定值时，误差增长进入明显的非线性增长阶段，最终达到饱和；对于一个确定的混沌系统，在控制参数固定的情况下误差增长的饱和值也是固定的，因此可预报期限只依赖于初始误差. 在可预报期限与初始误差对数存在的线性函数关系式中，线性系数与最大Lyapunov指数有关，在已知混沌系统的最大
2008, 57 (12): 7500-7505.
doi:10.7498/aps.57.7500
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针对含有不确定参数的Chua’s电路，提出一种仅需传递单路信号实现混沌自适应同步的方法. 基于Lyapunov稳定性理论证明了该方法可使得两个Chua系统——驱动系统和未知参数的响应系统渐近地达到同步，并且可以辨识出响应系统的未知参数. 数值计算结果表明了该方法的有效性.
2008, 57 (12): 7506-7510.
doi:10.7498/aps.57.7506
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混沌计算是一种使用混沌单元实现基本逻辑门的新计算模式. 基于混沌计算的思想提出了实现全加器的新方法，通过设定不同的阀值及判断条件，使用一个混沌单元实现全加器. 与传统全加器的实现相比，降低了全加器结构上的复杂性，提供了实现上的灵活性. 最后，以Logistic映射为例给出了使用一个混沌单元实现全加器的方法.
2008, 57 (12): 7511-7516.
doi:10.7498/aps.57.7511
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提出了一种产生多涡卷混沌吸引子的方法并给出了相应的电路设计.该方法由若干个分段线性函数构成混沌系统的非线性函数，构造不同的分段数可以获得不同数量的涡卷混沌吸引子.数值仿真和EWB仿真结果表明了该方法的有效性.
2008, 57 (12): 7517-7521.
doi:10.7498/aps.57.7517
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以耦合映象格子为对象，研究了时空混沌系统的同步问题. 基于Lyapunov稳定性定理，通过恰当地选择驱动函数，实现了两个单向耦合映象格子的完全同步. 仿真模拟验证了这种同步方法的有效性. 讨论了控制参量对同步速率的影响. 仿真模拟还表明，在存在系统偏差并受到噪声影响的情况下，仍然可以实现两系统的同步，这种同步方法具有一定的抗干扰能力.
2008, 57 (12): 7522-7526.
doi:10.7498/aps.57.7522
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对阶次小于1的分数阶系统提出了基于Lyapunov方程的系统稳定性判定理论. 将该理论应用于分数阶混沌系统的同步，实现了未知参数的分数阶Lorenz混沌系统的自适应同步. 仿真结果证实了该理论的正确性.
2008, 57 (12): 7527-7534.
doi:10.7498/aps.57.7527
摘要 +
研究了时滞及时滞反馈控制参数对Van der Pol系统极限环幅值的影响. 运用自适应的平均场近似方法给出了系统的线性化近似及系统参数Lyapunov稳定性的边界条件, 同时给出了Van der Pol系统的关联时间和功率谱密度的数值模拟结果. 通过与平均场近似下的解析结果比较后发现, 数值模拟结果和理论结果符合.进一步讨论了时滞反馈控制参数、噪声强度以及时滞对关联时间和功率谱密度的影响.
2008, 57 (12): 7535-7540.
doi:10.7498/aps.57.7535
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考察了一类非光滑周期扰动和有界噪声联合作用下受迫Duffing系统的动力学行为. 对于非光滑扰动项，尝试采用Fourier级数展开的方法，得到与原系统等价的光滑系统. 在此基础上给出该系统的随机Melnikov函数，由Smale马蹄理论得到系统出现混沌的解析条件，并利用Poincaré截面、相图以及最大Lyapunov指数验证了理论结果.
2008, 57 (12): 7541-7546.
doi:10.7498/aps.57.7541
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基于全速度差(FVD)模型，考虑双前车信息的影响，提出了交通流双车跟驰模型.通过线性稳定性分析，得到了改进模型的稳定性条件. 与FVD模型对比研究表明，改进模型的稳定区域有明显增加.数值模拟结果表明，改进模型通过调节次近邻前车信息，可以避免FVD模型中因为反应系数较小时出现负速度的缺陷.同时也表明次近邻前车对交通流存在不可忽视的影响.
2008, 57 (12): 7547-7554.
doi:10.7498/aps.57.7547
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研究了具有带头鼓掌者的掌声同步问题,在掌声传播的时滞对观众有无明显影响的两种情形下给出了掌声同步的充分条件.理论结果不仅说明了人们日常生活中观察到的现象:在上座率高的剧场内更容易听到有节奏的掌声,而且也得到了一个与人们直觉不同的结论:即使在很大的剧场内一位带头鼓掌者就足以带领所有观众以相同的节奏鼓掌.仿真示例验证了理论结果的正确性.
2008, 57 (12): 7555-7564.
doi:10.7498/aps.57.7555
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利用自洽场方法研究两嵌段共聚物受限于接枝均聚物链(聚合物刷)圆孔中的自组装相形貌.研究表明，当圆孔内径一定时，嵌段比f和聚合物刷C的体积分数φC是调控嵌段共聚物相形貌的主要因素，聚合物刷的弹性熵也起着重要作用.当f＝0.7时，在聚合物刷的浸润下，贴近刷表面处AB嵌段共聚物构成环层状结构，随着φC的减小这种结构会周而复始地出现.当f处于0.
2008, 57 (12): 7565-7570.
doi:10.7498/aps.57.7565
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以往对干涉成像光谱仪的研究通常仅限于对光的干涉特性的利用，即由目标干涉图得到其光谱图，而忽略了其丰富的偏振信息.为了在利用光的干涉特性的同时还充分利用光的偏振特性，在原有偏振干涉成像光谱仪的基础上，结合现有的干涉成像光谱技术与偏振探测原理，提出了一种利用现有偏振干涉成像光谱仪获取探测目标的偏振参数(偏振度、偏振方位角等)的新方法，并对其精度误差进行了理论分析，证明了其不但具有较高的稳定性而且具有极高的测量精度.因此，若把以往的偏振干涉成像光谱仪看作是照相机与光谱仪功能的结合，则现在可以将之理解为成像仪、光
基本粒子物理学与场
2008, 57 (12): 7571-7576.
doi:10.7498/aps.57.7571
摘要 +
按Faddeev-Popov路径积分量子化方法，给出规范不变系统在位形空间中的生成泛函，导出了系统位形空间中量子水平的变换性质.讨论了该系统量子水平的守恒律问题,且给出了Poincar群变换下电磁场在介质分界面附近量子水平的变换性质，在量子水平上说明了电磁波反射和折射时能量中心的“横移”现象.
原子和分子物理学
2008, 57 (12): 7577-7580.
doi:10.7498/aps.57.7577
摘要 +
利用密度泛函B3P86方法，分别选用STO-3G，D95**，6-311G，6-311++G，6-311++G**,cc-PVTZ基组对SiO分子基态(X1Σ+)进行结构优化计算.通过比较得出，cc-PVTZ基组为对SiO分子基态(X1Σ+)进行结构优化最优基组的结论.使用密度泛函B3P86方法，选用cc-PVTZ基组进
2008, 57 (12): 7581-7585.
doi:10.7498/aps.57.7581
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在B3P86/cc-PVTZ水平上，对N2O异构体进行优化计算，得出N2O基态的单重态能量最低，其稳定构型为C∞v构型，平衡核间距R1=0.1121nm，R2=0.1177nm，α＝180°，能量为-185.1188a.u.同时计算出基态的简正振动频率ω1(Π)=601.5010 cm
2008, 57 (12): 7586-7590.
doi:10.7498/aps.57.7586
摘要 +
提出一种实现玻色-爱因斯坦凝聚中的混沌反控制方法——周期信号驱动法.数值模拟结果表明，用小的周期信号控制系统，采用恰当的调制相位和强度，只要满足系统的最大Lyapunov指数大于零即可实现不同的混沌轨道重构.调制相位在混沌轨道重构中起了很重要的作用.
2008, 57 (12): 7591-7599.
doi:10.7498/aps.57.7591
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提出了用相位型错位光栅产生光学双阱的新方案.用平面光波(或TEM00模式高斯光波)照射、正透镜聚焦，在透镜焦平面上产生的适用于冷原子或冷分子囚禁的多对可调光学双阱.计算和推导了双阱的光强分布、强度梯度以及光阱的几何参数与光学系统参数间的解析关系，研究了双阱到单阱三种不同的演化过程.同时还计算了光学双阱囚禁冷原子的光学偶极势和光子散射速率.研究发现，该方案不仅简单可行、操作方便，而且在原子物理、原子光学、分子光学和量子光学领域中有着广阔的应用前景.
2008, 57 (12): 7600-7605.
doi:10.7498/aps.57.7600
摘要 +
以现有的激光感生碰撞能量转移的四能级理论模型为基础，通过直接积分态振幅的运动方程，对弱场、强场两种情况下Ba-Sr系统的激光感生碰撞能量转移过程进行了数值计算，得到了两种情况下的激光感生碰撞跃迁概率和碰撞截面的谱线线型.在弱场情况下的数值计算结果与近似解析解的计算结果符合很好.对强场情况下的数值积分计算结果表明：激光感生碰撞作用随转换激光强度的增大而增强；强场时激光感生碰撞截面谱线的峰值位置明显偏离了共振频率并向紫端移动，且碰撞截面谱线的半宽度(即调谐范围)较之弱场明显变小.
2008, 57 (12): 7606-7611.
doi:10.7498/aps.57.7606
摘要 +
实验测量了1.7v0—4.2v0(v0为玻尔速度,v0=2.19×108cm/s)的C3+与He，Ne，Ar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做了比较，发现测量结果与多体经典轨道蒙特卡罗模拟计算结果在趋势上相符.当入射离子速度在1.7v0—2
2008, 57 (12): 7612-7618.
doi:10.7498/aps.57.7612
摘要 +
使用电子被C, H和O原子散射总截面的实验数据, 利用修正后的可加性规则计算了能量为50—5000eV的电子被4个复杂大分子C4H8O, C5H10O2, C6H5CH3和C4H8O2散射的总截面, 并将计算结果与实验结果及其他理论计算结果进行了比较. 结果表明, 即
2008, 57 (12): 7619-7622.
doi:10.7498/aps.57.7619
摘要 +
采用修正后的扭曲波玻恩近似(DWBA)理论，计算了共面不对称几何条件及大能量转移和小动量转移条件下的He(1s2)，Ar(3p6)和Ar(2p6)(e, 2e)反应三重微分截面.将理论计算结果与实验结果及由Brauner，Briggs和Klar提出的BBK方法、标准的DWBA理论计算结果进行了比较，发现在共面不对称几何条件及大能量转移和小动量转移条件下，极化效应和后碰撞相互作用在He(1s2)，Ar(3p6<
2008, 57 (12): 7623-7629.
doi:10.7498/aps.57.7623
摘要 +
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，在多种初始构型下充分考虑自旋多重度，研究了BenLa团簇的平衡几何结构、电子性质和磁性.结果表明：BenLa团簇的基态附近有许多能量非常接近的同分异构体，说明该团簇结构较复杂，对其基态的寻找极具挑战性.BenLa团簇具有磁性且稳定性远高于Ben+1团簇，由此可知通过选择合适的掺杂元素可能得到高稳定性的磁性团簇.Be1
唯象论的经典领域
2008, 57 (12): 7630-7634.
doi:10.7498/aps.57.7630
摘要 +
研究了球形目标之间的电磁相互作用，得到了目标二次散射场的表达式，给出了目标的复合散射场以及双站复合散射截面，并在Ku波段进行了数值仿真.结果表明：目标的尺寸对前向散射和后向散射均有较大的影响，周围目标的影响呈现出一定的周期性，二次散射随着目标间距的增大而减小，周围目标离前向散射方向越近，对前向散射的影响也越大.目标的二次散射场与一次散射场强度之比在10-4数量级以上.在研究多粒子的相互影响时，周围的粒子可近似看作尺寸一定的粒子.利用所得结果以及坐标变换可以研究三维体系内粒子间的电磁相
2008, 57 (12): 7635-7640.
doi:10.7498/aps.57.7635
摘要 +
采用时域小波Galerkin(WGTD)方法计算了有耗地面与三维目标的复合散射，其中连接边界采用三波法.得到近场数据后，为避免复杂的Sommerfeld积分用互易原理简化了外推过程.计算了地面目标的雷达散射截面，验证了WGTD方法的精度和有效性.与时域有限差分方法相比，WGTD方法具有色散线性好、节省内存、计算速度快等优点.
2008, 57 (12): 7641-7649.
doi:10.7498/aps.57.7641
摘要 +
介绍了一种新的宽场荧光层析显微方法.在传统宽场显微镜中引入散斑图案照明样品，控制散斑图案的动态变化，利用CCD相机记录对应的一系列荧光图像.由于焦平面内强度变化远比焦平面外强度变化剧烈，通过合适的算法能够获得焦平面的层析分辨的荧光显微图像.标定了系统参数，并研究了不同的图像重建算法对系统性能的影响，获得了不同生物组织样品的层析图像.实验表明，该显微方法能用于组织光学切片成像，在临床医学中具有实际应用价值.
2008, 57 (12): 7650-7657.
doi:10.7498/aps.57.7650
摘要 +
基于非Lamb-Dicke近似下激光-离子相互作用的动力学规律，讨论了如何利用一系列的激光脉冲来驱动囚禁冷离子.从囚禁冷离子的运动基态出发获得压缩相干态、压缩奇偶相干态、压缩真空态等一系列的振动数态的叠加态.结果表明，只要适当地调节各个所用激光脉冲的长度和相位，总能很好逼近所需要的压缩量子态.
2008, 57 (12): 7658-7662.
doi:10.7498/aps.57.7658
摘要 +
研究了具有超精细结构的四能级原子系统在电磁感应下的左手效应.讨论了由交叉耦合自发辐射路径引起的真空诱导相干(VIC)对左手效应的影响.研究表明，在出现左手效应的频率区间VIC效应强弱对介质相对介电常数和相对磁导率实部取值有显著影响，介质的左手效应随VIC效应的增强而增强.
2008, 57 (12): 7663-7667.
doi:10.7498/aps.57.7663
摘要 +
基于半导体激光器(SL)受到外部扰动(光反馈和光注入)下的速率方程组，研究了反馈系数、延迟时间、注入强度和频率失谐对半导体激光器输出混沌信号自相关特性的影响.研究表明：上述四个参量对SL输出混沌信号的自相关函数曲线的半高全宽(FWHM)以及边峰抑制比都有影响；通过合理选择各参量，可以使SL输出的混沌信号具有尖锐的自相关函数曲线分布，其FWHM可降到0.02 ns，比已有相关报道提高了一个数量级.
2008, 57 (12): 7668-7673.
doi:10.7498/aps.57.7668
摘要 +
自行搭建的自锁模钛宝石激光器工作在下稳区的上边界附近，采用熔融石英棱镜对在激光器谐振腔的腔内和腔外同时进行群速度色散补偿.随着腔内棱镜对提供色散补偿的变化，输出激光脉冲的频谱会突然展宽至664—840nm，其空间模式也由基横模变化至衍射环状结构，这是受激拉曼散射和四波混频效应导致锁模激光脉冲频谱进一步展宽的结果.在此状态下自锁模钛宝石激光器可实现670—865nm范围的波长调谐.如此宽的频谱为钛宝石激光器产生亚10fs激光脉冲提供了必要的条件.
2008, 57 (12): 7674-7679.
doi:10.7498/aps.57.7674
摘要 +
研究了湍流对离轴列阵高斯光束相干与非相干合成的影响.推导出了相干合成光束的传输方程.采用二阶矩束宽、桶中功率和参数β作为光束质量评价参数比较了离轴列阵高斯光束通过湍流大气的相干与非相干合成，并对主要结果给予了合理的物理解释.研究表明：一方面，不论是相干合成还是非相干合成，湍流都使得合成光束扩展、峰值光强下降，并且子光束数越多，合成光束受湍流影响就越小.另一方面，非相干合成光束较相干合成光束受到湍流的影响要小.
2008, 57 (12): 7680-7684.
doi:10.7498/aps.57.7680
摘要 +
采用五阶修正的聚焦激光光场方程模拟研究了由Singh提出的在电子和激光脉冲作用尾部阶段施加外场的加速方案，将Singh方案中采用的外加磁场改成了外加电场，并且考虑了光束的纵向电场和光束衍射效应.模拟结果显示，电子可以从加速相位阶段被外场导入下一个加速相位阶段而不进入减速相位阶段，因此电子能获得比不加外场方案更高的净能增益.
2008, 57 (12): 7685-7692.
doi:10.7498/aps.57.7685
摘要 +
提出一个能对反演效果进行定量评估的指标，此指标定义为大气可反演指标.以这个指标为标准，针对目前应用最广泛的物理反演方法，提出合理有效的通道选择方案.该方案可充分考虑各种因子对反演结果的影响，以保证利用选择出的通道进行反演后精度能达到最优.最后以红外大气探测干涉仪为例，进行了两组通道选择试验，试验结果表明利用该方法进行通道选择是可行的.
2008, 57 (12): 7693-7698.
doi:10.7498/aps.57.7693
摘要 +
提出了色散平坦渐减光纤的一种新型色散模型.从频域的全场方程出发，通过数值计算对该种光纤中平坦超连续谱的产生展开了较系统深入的研究.研究表明，该种光纤相比常规色散平坦渐减光纤可以产生更宽的平坦超连续谱，其平坦谱宽可达1000nm以上.进一步的研究表明，光纤的初始峰值色散参量、色散参量微分常量、渐减系数和抽运脉冲的宽度、孤子阶数、初始啁啾等参数对该种光纤中平坦超宽超连续谱的形成都有着非常重要的影响.
2008, 57 (12): 7699-7704.
doi:10.7498/aps.57.7699
摘要 +
组播是波长路由光通信网络中的一项重要功能.提出并实验实现了基于高非线性光纤四波混频效应的全光组播方法，将一束载有数据的输入信号光和一束抽运光一起入射到一段高非线性光纤中，通过两个简并四波混频过程产生了两个携带该数据信息的闲频光，从而实现了单一信号的两信道组播，同时抽运光也会受到数据信息的调制.该方法的优点在于组播的实现只需要单一的抽运光源，而不需要再提供其他输入光，结构简单，组播光信号功率均匀、波长可调，并且具有进一步增加组播信道的能力.
2008, 57 (12): 7705-7711.
doi:10.7498/aps.57.7705
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在双核光纤光学系统中，应用复Ginzburg-Landau方程，研究了连续波的不稳定性问题.双核光纤光学系统是由一个非线性离散主核和一个线性附核构成的.研究发现，在线性微扰下存在调制不稳定性.系统仿真结果表明：如果充分考虑调制不稳定性，则该系统将产生规则或者不规则的脉冲序列.反之，如果不考虑调制不稳定性它将产生一连串具有连续增长振幅的离散峰.这表明在反常群速度色散情况下，一串归零脉冲的峰值或者单一归零脉冲峰值仍然是增强的.在光纤中产生归零序列脉冲源，这一研究结果对全光纤通信有一定的价值，对光纤光学及物理学
2008, 57 (12): 7712-7716.
doi:10.7498/aps.57.7712
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研究了提拉法生长的Er3+/Yb3+:Gd3Sc2Ga3O12和Er3+:Gd3Sc2Ga3O12晶体在室温下320—1700nm范围的吸收光谱和500—750nm范围内的上转换荧光谱，同时对其上转换荧光的可能发生机制、途径以及上转换过程可能对Er3+
2008, 57 (12): 7717-7724.
doi:10.7498/aps.57.7717
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光子晶体的耦合缺陷模可以通过透射谱形状来表征，而透射谱形状则与连接缺陷的条形耦合波导相关.不同于直接耦合时信号相移只依赖于缺陷模的共振频率，当存在耦合波导时信号相移也决定于波导的长度和色散关系.随着波导长度的增加，透射谱形状发生从三峰到两峰，再到平项，最后又回到三峰的周期性变化.时间耦合模的分析表明，在缺陷模频率附近理论结果与时域有限差分法的计算结果完全一致，表明在此复杂情况下理论模型依然有效.
2008, 57 (12): 7725-7728.
doi:10.7498/aps.57.7725
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利用胶体自组装、高温烧结和HF酸刻蚀技术，制备了SiO2微球非密堆积面心立方(FCC)结构的胶体晶体，并以此为模板，利用溶胶凝胶方法和NaOH湿法刻蚀技术制备了TiO2空心微球非密堆积FCC结构光子晶体.利用电子显微镜分析了晶体的结构，用平面波展开法对该结构进行了能带计算与分析.计算结果表明，制备的TiO2空心微球非密堆积FCC结构光子晶体在低能区的第二、第三能带之间除布里渊区的W点仍保持简并外，其余各点简并都已经消除.
2008, 57 (12): 7729-7736.
doi:10.7498/aps.57.7729
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研究了完全各向异性超常材料中的倒退波传播现象，得到了在材料本征轴和传输轴成任意角度情形下倒退波形成的条件，分析了超常材料的介电张量和磁导率张量、电磁波的偏振方式对倒退波形成和传播的影响. 在此基础上，进一步分析了几种不同色散曲线关系的各向异性超常材料中倒退波的产生情况，获得了电磁波波矢和坡印亭矢量(能流)夹角的具体表达式和倒退波传播的一般性结论. 此外，还研究了近零介电常数超常材料中倒退波的传播特性，发现在此类超常材料中倒退波只能是完美倒退波.
2008, 57 (12): 7737-7746.
doi:10.7498/aps.57.7737
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对均匀光纤Bragg光栅(FBG)局部横向受力特性进行了理论和实验研究.采用传输矩阵法分析了FBG其中一段横向受力时的反射光谱变化，并且建立了相应的数学模型.研究表明，当FBG局部横向受力时，受压长度对反射光谱无影响，反射光谱分裂点的波长与横向作用力呈线性正比关系并具有周期性，分裂点反射率与受力位置的关系为近似双曲正切关系.
2008, 57 (12): 7747-7752.
doi:10.7498/aps.57.7747
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引入小波变换将太赫兹脉冲波形变换到二维的时间-频率平面，对太赫兹脉冲时间-频率特性作联合分析.Gabor小波的形状因子是控制小波时间-频率特性的重要参数，通过改变Gabor小波形状因子提高了小波分析太赫兹脉冲的时间分辨率和频率分辨率.
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2008, 57 (12): 7753-7757.
doi:10.7498/aps.57.7753
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通过对重复频率为1 kHz的放大飞秒激光脉冲的光谱干涉实验，结合傅里叶变换进行了载波包络相位漂移的实验研究.在此基础上利用锁相环反馈控制技术实现了对载波包络相位的精密锁定，锁定后的激光脉冲稳态相位均方根误差小于80mrad，锁定时间超过3h.同时在理论上分析了光谱干涉测量放大激光脉冲载波包络相位的原理，给出了光谱干涉信号与载波包络相位的关系.
2008, 57 (12): 7758-7764.
doi:10.7498/aps.57.7758
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对光纤布拉格光栅(FBG)法布里-珀罗(F-P)腔的透射特性进行了深入分析，指出了FBG F-P腔透射谱中纵模位置的影响因素，讨论了与普通F-P腔的联系和区别.应用光栅的有效镜面模型对FBG反射主瓣内反射系数的相位因子进行线性模拟，定义了FBG有效长度的概念并得出其表达式.提出将FBG的有效长度纳入到FBG F-P腔的等效腔长中，用等效腔长来计算FBG F-P腔中的纵模间隔.数值仿真和实验结果都表明，用等效腔长计算所得的纵模间隔与实际的FBG F-P腔中的纵模间隔符合很好，误差极小.
2008, 57 (12): 7765-7769.
doi:10.7498/aps.57.7765
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利用激光激发声表面波的理论模型，研究了被激发宽带声表面波在具有表面微裂纹缺陷金属材料上的传播特性.对具有不同形状的表面缺陷模型进行了数值分析.结果表明:表面微裂纹缺陷有明显的低通效应，缺陷深度越大高频截止频率就越低，缺陷深度与低通滤波的截止频率呈近似线性关系；缺陷的宽度增大对表面波透射能量有明显的衰减作用.
流体、等离子体和放电
2008, 57 (12): 7770-7775.
doi:10.7498/aps.57.7770
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射流是激光惯性约束聚变(ICF)、天体物理学等领域中一种普遍存在的非线性现象.在实验室对射流现象进行模拟、诊断等方面的研究对于理解ICF、天体物理中的相关现象具有重要参考价值.采用纳秒激光辐照特殊形状的圆孔靶产生等离子体射流，利用波长为13.9nm的X射线激光作为光源对特定时刻的射流进行阴影成像，获得了清晰的射流阴影图像，与理论模拟结果定性一致.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2008, 57 (12): 7776-7782.
doi:10.7498/aps.57.7776
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用射频磁控溅射法制备了AlN，BN单层膜及AlN/BN纳米多层膜.采用X射线衍射仪、高分辨率透射电子显微镜和纳米压痕仪对薄膜结构进行表征.分析表明：单层膜AlN为w-AlN结构，BN为非晶相.AlN/BN多层膜中BN的结构与BN层厚有关.当BN层厚小于0.55nm时，由于AlN层模板的作用，BN发生了外延生长，BN与AlN的结构相同；当BN层厚大于0.74nm时，BN为非晶.AlN/BN多层膜的硬度也与BN层的厚度有关.当BN层厚为1—2个分子层时，AlN/BN多层膜具有超硬效应；当BN层厚增加到0.74
2008, 57 (12): 7783-7788.
doi:10.7498/aps.57.7783
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以Al2O3单晶和具有三明治结构的Al2O3单晶-Bi2O3-Al2O3单晶试样为研究对象，测量了在室温到750℃之间升温过程和降温过程中这两种试样的热激发电流，仅在三明治结构试样中检测到了热激发电流.随测量过程中升温速率的增大，降温过程中的热激发电流逐渐减小.认为热激发电流是由缺陷离子的扩散所引起，通过扩散活化能的计算发现有两种缺
2008, 57 (12): 7789-7793.
doi:10.7498/aps.57.7789
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采用一级气炮加载技术和锰铜压力计测试技术，对含初始空隙的C30混凝土在一维应变条件下的冲击特性进行了实验测量和分析.基于锰铜压力计测量的压力波形，确定了C30混凝土材料的冲击绝热关系，即冲击波速度D与波后粒子速度u之间满足线性关系.再从C30混凝土的冲击绝热数据出发，获得了计及初始空隙度0影响的多项式形式Grüneisen型状态方程中的各项系数.实测压力波形还显示：不同位置处的压力波形在迅速上升至峰值后均随时间逐渐衰减，而冲击波峰值又随传播
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2008, 57 (12): 7794-7799.
doi:10.7498/aps.57.7794
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采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法，计算了Nb掺杂对TiO2/NiTi界面电子结构的影响.体系生成能的计算结果表明，4种TiO2/NiTi界面结构中，NiTi中Ti原子和TiO2中O原子相邻的界面，即Ti/O界面的生成能最大，结构最稳定.在Ti/O界面结构优化的基础上，态密度、电荷分布以及集居数的计算结果均表明：Nb原子取代界面上的Ti原子后，界面原子之间的结合力增强，且界面附近的基体和氧化层中原子之间的相互作用也增加，有利
2008, 57 (12): 7800-7805.
doi:10.7498/aps.57.7800
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采用基于密度泛函理论的总体能量平面波超软赝势方法，结合广义梯度近似，对未掺杂ZnO与Co和Mn共掺杂ZnO的32原子超原胞体系进行了几何结构优化，计算了纤锌矿结构ZnO与Co和Mn共掺杂ZnO的能带结构、电子态密度和光学性质，并进行了详细的分析.计算结果表明，相对于未掺杂ZnO，Co和Mn共掺杂ZnO的禁带宽度有所减小，对紫外-可见光的吸收能力明显增强.
2008, 57 (12): 7806-7813.
doi:10.7498/aps.57.7806
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采用密度泛函理论结合投影缀加波方法，对Be掺杂导致ZnO禁带宽度增加的机理进行了研究.通过对掺杂前后电子能带结构、总态密度以及分态密度的计算和比较，发现导带底(CBM)是由Be 2s电子与Zn 4s电子共同控制；而BexZn1-xO价带顶 (VBM)始终由O 2p电子占据.随着掺杂量的增加，决定带隙宽度的CBM的位置上升，同时VBM的位置下降，从而导致了带隙的变宽，出现了蓝移现象.此外，Be掺杂会使晶胞发生压缩，这种压应变也是导致Be
2008, 57 (12): 7814-7821.
doi:10.7498/aps.57.7814
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采用第一性原理的平面波超软赝势方法，计算了纤锌矿ZnO及不同量Cd掺杂ZnO的电子结构.计算结果表明，Cd的掺杂导致ZnO晶体的禁带宽度变窄.主要原因在于Cd的掺入导致Zn4s轨道中能级越来越低的电子参与作用，使得决定导带底的反键Zn 4s态能级逐渐降低，同时由pd反键轨道控制的价带顶能级逐渐升高.
2008, 57 (12): 7822-7826.
doi:10.7498/aps.57.7822
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运用实空间递归方法研究了添加元素Nb，Ta，Y，La对Zr基非晶合金的非晶形成能力和耐腐蚀性能的影响.用计算机编程构造了Zr基非晶中初始晶化相Zr2Ni的原子结构模型，用Zr2Ni中的二十面体原子团簇模拟非晶中的二十面体团簇.计算了替代二十面体中心或顶角位置原子前后Ni，Zr及合金元素的局域态密度、团簇中心Ni与近邻Zr原子及Ni与替代元素Nb，Ta，Y，La间的键级积分，还计算了合金元素替代前后团簇的费米能级.局域态密度计算结果表明：合金元素Cu占据二十面体团
2008, 57 (12): 7827-7832.
doi:10.7498/aps.57.7827
摘要 +
采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法，选用局域密度近似对Ag1/4TiSe2及TiSe2的几何结构进行了优化和总能量计算.计算得到的晶格常量与实验结果符合较好，负的形成能表明有序Ag1/4TiSe2系统的稳定性.布居数、键长、能带结构和态密度的计算结果显示：Ag以较强的离子性结合于Ag1/4TiSe2中.Ag的插入使得半金属性的TiSe2
2008, 57 (12): 7833-7840.
doi:10.7498/aps.57.7833
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采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法和广义梯度近似，对未掺杂、掺B、掺N的碳纳米管(CNT)不同位置上Al原子的吸附进行了几何优化，计算了吸附Al、掺杂前后CNT的能带结构、态密度、差分电荷密度、电荷布居数和吸附能.计算结果表明，掺B使CNT形成缺电子状态，利于具有自由电子的Al原子的吸附结合，可显著提高Al在金属性的(5，5)CNT和半导性的(8，0)CNT外壁的吸附能；掺杂N形成多电子状态，在费米能级附近半满的施主能级也利于填充Al的价电子，改善Al在(5，5)CNT和(8，0)CNT外壁的吸附结合性
2008, 57 (12): 7841-7847.
doi:10.7498/aps.57.7841
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研究了在层间作用和电场作用下球状纳米系统的电子能量和波函数.以CdS/HgS/CdS球状纳米系统为例，讨论了层间作用、电场和样品线度对高能级斯塔克效应以及谱线频率和强度的影响.结果表明：CdS/HgS/CdS球状纳米系统在外电场作用下发生斯塔克效应的能级分裂规律与氢原子类似，但能级位移量不同.谱线频移与电场强度的平方成正比，多数谱线的频移随线度增大而减小，少数谱线的频移则相反；而层间作用引起谱线的频移随线度增大而减小.除少数谱线外，多数谱线的相对强度随线度增大而减小，层间作用不会改变相对强度随线度的变化趋
2008, 57 (12): 7848-7854.
doi:10.7498/aps.57.7848
摘要 +
提出一种利用多光周期驱动脉冲获得极紫外宽带超连续谱的新方法.利用波长为1600nm的基频场组成的偏振态门增强高次谐波产生效率对椭扁率的依赖，并叠加上波长为800nm的倍频场来调制电离比率.计算结果表明，采用脉冲宽度为6个光周期(32.4fs)的基频脉冲就能够将高次谐波辐射限制在0.5个光周期内，获得了带宽为280eV的超连续谱，这个谱宽支持傅里叶极限为10as的单个脉冲输出.直接选取超连续谱上的一段，可以获得100as的脉冲输出.此外，在调制的偏振态门中可以使用相对延迟较小的两束基频光组成偏振态门，提高了
2008, 57 (12): 7855-7859.
doi:10.7498/aps.57.7855
摘要 +
制备了基于单根ZnO纳米线的紫外光探测原型器件，并研究了聚苯乙烯硫酸钠表面修饰对器件紫外响应特性的影响.研究发现，在相同的紫外光照射条件下，表面修饰后的器件对紫外光的探测灵敏度比修饰前提高了3个数量级.I-V特性研究表明，修饰前后器件在光照时的电导没有明显变化，但修饰后器件的暗电导却下降了3个数量级.这说明通过表面修饰降低探测器的暗电导是提高紫外光探测器灵敏度的一条重要途径.
2008, 57 (12): 7860-7864.
doi:10.7498/aps.57.7860
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测试了硅衬底垂直结构芯片在不同空间角度上的电致发光(EL)谱.指出硅衬底垂直结构InGaAlN多量子阱发光二极管的EL谱中多个峰型来源于干涉现象，而不是来自于多个阱层的发光.干涉峰的疏密反映p型层厚度的一致性，干涉现象的强弱反映p型欧姆接触层反光能力的强弱.芯片法线方向附近发光最强干涉现象最明显，芯片侧边的发光几乎没有干涉现象且发光强度最弱.
2008, 57 (12): 7865-7871.
doi:10.7498/aps.57.7865
摘要 +
窄带隙半导体异质结构的自旋效应最近受到了国际上的很大关注.Ⅳ-Ⅵ族半导体具有各向异性和多能谷的特征，因此可以预期Rashba自旋效应在不同取向的Ⅳ-Ⅵ族半导体量子阱结构中存在显著差异.计算了多个取向的Pb1-ySryTe/PbTe/Pb1-xSrxTe非对称量子阱中的Rashba分裂能，结果表明［100］取向的PbTe量子阱的Rashba分裂能在阱宽为5.0nm时
2008, 57 (12): 7872-7877.
doi:10.7498/aps.57.7872
摘要 +
采用溶胶凝胶方法制备了Fe掺杂钛酸钡多晶系列陶瓷BaTi1-zFezO3+δ(0.005≤z≤0.02) (BTFO).X射线衍射实验显示，所制备的BTFO的结构仍然为四方相钙钛矿.差热分析表明，该BTFO样品的铁电-顺电转变温度及相变潜热随掺杂量z的增加而下降.将该BTFO极化后与Tb1-xDyxF
2008, 57 (12): 7878-7884.
doi:10.7498/aps.57.7878
摘要 +
采用固相合成方法制备出CaBiO2Cl，SrBiO2Cl和BaBiO2Cl粉体，研究了该Sillen系列铋基氧卤化合物的光学带隙、电子结构及发光性能.基于密度泛函理论计算表明，SrBiO2Cl和BaBiO2Cl均为直接带隙半导体材料，与吸收光谱实验结果相符合.在X射线和紫外光激发下三者均具有宽的可见光发射带(400—550nm)，尤其是BaBiO2Cl粉体的光输出强度约为Bi
2008, 57 (12): 7885-7890.
doi:10.7498/aps.57.7885
摘要 +
MgxZn1-xO材料是一种新型光电功能材料.采用溶胶凝胶法在石英玻璃上制备了Mg0.25Zn0.75O薄膜，理论结合实验研究了Mg0.25Zn0.75O薄膜的结构和光学性能.研究表明，石英玻璃衬底上Mg0.25Zn0.75O薄膜呈六方纤锌矿结构，薄膜均匀，平均粒径约为20nm.吸收光谱表明吸收带边始于3
2008, 57 (12): 7891-7895.
doi:10.7498/aps.57.7891
摘要 +
用Si3N4作为电子加速层制备了固态阴极射线发光器件，其中发光层为聚［2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1，4-苯撑乙烯撑］(MEH-PPV).在交流电压的驱动下，实现了MEH-PPV的固态阴极射线发光.与SiO2做电子加速层的器件进行了对比研究，两种器件在交流电场的驱动下都得到了波峰位于417nm的短波长发光峰，它来自有机物中电子从最低未占分子轨道到最高占据分子轨道的直接复合发光，这进一步证明了固态阴极射线理论的正确性.在交流高场下比
2008, 57 (12): 7896-7899.
doi:10.7498/aps.57.7896
摘要 +
采用有机磷光材料三-(2-苯基吡啶)-铱(Ir(PPY)3)与无机材料SiO2复合制成夹层结构器件，用交流电压驱动获得了Ir(PPY)3主峰位于517nm的发光和主峰位于435nm的蓝色发光.通过分析器件的光谱特性，发现这两个发光峰都是源于SiO2中加速电子直接碰撞激发有机层引起的固态阴极射线发光.继实现多种有机聚合物材料和有机小分子材料八羟基喹啉铝(Alq3)的固体阴极射线发光之后，又证实了有机
2008, 57 (12): 7900-7905.
doi:10.7498/aps.57.7900
摘要 +
以高纯α-Al2O3和石墨为原料，采用温梯法生长了α-Al2O3：C晶体，使用Ris TL/OSL-DA-15型热释光和光释光仪研究了其热释光和光释光特性.α-Al2O3：C晶体在462K附近有单一热释光峰，发射波长位于410nm.随着辐照剂量的增加，热释光强度逐渐增强，462K的热释光特征峰位置保持不变.α-Al2O3：C晶体的
2008, 57 (12): 7906-7911.
doi:10.7498/aps.57.7906
摘要 +
基于溶胶凝胶ZrO2薄膜的紫外/可见/近红外透射实验光谱，采用Swanepoel方法结合Wemple-DiDomenico色散模型，方便地导出了ZrO2薄膜在200—1200nm波长范围内的光学常数，包括折射率、色散常数、膜层厚度、吸收系数及能量带隙.研究发现，溶胶凝胶ZrO2薄膜具有高折射率(1.63—1.93，测试波长为632.8nm)、低吸收和直接能量带隙(4.97—5.63eV) 等光学特性，而且其光学常数对薄膜制备过程中的重要工艺
2008, 57 (12): 7912-7918.
doi:10.7498/aps.57.7912
摘要 +
采用丝网印刷工艺制作了碳纳米管(CNTs)薄膜阴极.经适当能量激光烧蚀后，相互粘连的CNTs随表面粘附有机物的蒸发而分散开，管间隙增加、屏蔽效应减小，使得场发射性能大幅度提高，开启场强降低、场倍增因子β增大.Raman光谱分析表明，随激光能量增加，CNTs表面缺陷增多，成为新的场发射点，对其β增大的贡献加强.相对于两电极结构，三电极中平栅极结构场发射性能经激光烧蚀有更显著的改善.这说明激光烧蚀是提高CNTs场发射性能的有效方法.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2008, 57 (12): 7919-7927.
doi:10.7498/aps.57.7919
摘要 +
经典弹性理论能否适用于静态颗粒物质是颗粒物理的一个基本问题.报道了非线性颗粒弹性方程对环柱几何(或称Couette几何)状样品中应力分布的计算结果.由于这些结果大都可在今后用实验直接测量，因而可将它们用于进一步判断这些弹性方程对颗粒材料的适用性以及澄清这个基本问题.另外，这些结果还可用于分析计算工程中的侧压力系数.
2008, 57 (12): 7928-7936.
doi:10.7498/aps.57.7928
摘要 +
基于烟黑热辐射传递过程，提出了非对称碳氢扩散火焰断面内烟黑浓度和温度分布的联合层析重建模型.应用最小二乘QR矩阵分解算法模拟分析了传感器数量和布置方式对重建结果的影响以及模型的抗噪能力.计算结果表明，当4个320像素线阵电荷耦合辐射投影传感器(CCD)成非正对布置时，浓度场重建结果最大误差小于2.5%，温度场重建结果最大误差小于0.2%.此外CCD正对布置将导致重建误差向中心聚集.从对含噪声数据的重建结果看，应用联合层析重建模型，辐射能传感器的信噪比不应低于60dB.
地球物理学、天文学和天体物理学
2008, 57 (12): 7937-7949.
doi:10.7498/aps.57.7937
摘要 +
基于高斯分布的哨声波谱密度分布、偶极子背景磁场模型以及建立在卫星观测数据基础上的半经验电子密度纬度分布模型，对于等离子体层顶以外区域(4≤L≤7)，计算了准线性当地及弹跳平均电子共振扩散系数，并估算了与磁层哨声波回旋共振导致的辐射带电子损失及加速时间尺度.结果表明，波粒共振相互作用区域取决于电子能量、波谱分布、电子赤道抛射角以及当地电子密度及背景磁场.哨声波共振频率除了与以上5个参量有关外，还与地磁纬度有关.赤道哨声波主要影响较低能量辐射带电子的加速，中高纬度哨声波主要作用于较高能量辐射带电
2008, 57 (12): 7950-7954.
doi:10.7498/aps.57.7950
摘要 +
低轨道空间微小碎片密度相对较高，对太阳电池等大面积暴露材料的累积撞击损伤效应是航天器设计中应考虑的主要问题之一.以典型的太阳同步轨道为例分析和计算了太阳电池表面所遭遇的微小碎片通量，进行了微小碎片的撞击损伤模拟实验，并建立了撞击损伤方程.根据碎片通量分布及撞击损伤方程计算了微小碎片的超高速撞击所产生的太阳电池表面的面积损伤率，通过光学透射率的实验测试并结合理论模型，对碎片导致的太阳电池光学透射率衰减进行了计算和分析.结果表明，10a累积撞击导致的太阳电池表面的面积损伤率平均约为0.61%，严重时达到2.3
2008, 57 (12): 7955-7962.
doi:10.7498/aps.57.7955
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通过引力作用下理想气体运动连续性方程的无量纲化，根据量纲理论Π定理，以尺度因子R(t)为物理量统一度量基准，发现了引力作用下理想气体宇宙模型的自相似性和一系列R(t)的解析解.基于R(t)，可建立对应的、具有非欧氏几何特性的均匀膨胀时空坐标系S(t，ξ，θ，φ)，并获得一个密度ρ为常数、速度u为零、压强p不为零的理想气体宇宙解.在这个解的形式中，光子红移量z所表现的是光子传播距离r，当红移量z较小时两者成正比(即哈勃定律).由均匀膨胀坐标系还可推导出Robertson-Walker度规(k=