Vol. 58, No. 2 (2009)
2009年01月20日
总论
2009, 58 (2): 695-698.
doi:10.7498/aps.58.695
摘要 +
利用变分迭代理论研究了一类广义Canard系统. 首先引入一组泛函,然后构造了原方程解的迭代关系式,最后得到了问题鸭解的近似解析式.
2009, 58 (2): 699-702.
doi:10.7498/aps.58.699
摘要 +
研究了广义Birkhoff系统的时间积分定理.给出系统的时间积分等式，并由此等式导出类能量方程、类维里定理、一个积分变分原理和一个微分变分原理.
2009, 58 (2): 703-711.
doi:10.7498/aps.58.703
摘要 +
利用追赶法技巧，研究了倾度为常数的宽矩形通道中黏性水波振荡型行波解的存在性，证明了当黏性系数、摩擦系数、倾度和高度比满足一定关系时，存在唯一的振荡型行波解.由于解析求解的困难，通过数值计算，给出了部分结果，最后进一步讨论了可能存在的振荡型行波解的结构.
2009, 58 (2): 712-716.
doi:10.7498/aps.58.712
摘要 +
提出了一种新的类Quesne环状球谐振子势,应用二分量方法求解1/2-自旋粒子满足的Dirac方程, Dirac哈密顿量由标量和矢量类Quesne环状球谐振子势构成.在Σ=S(r)+V(r)=0的条件下,得到了Dirac旋量波函数下分量的束缚态解和能谱方程, 显示出类Quesne环状球谐振子势场中的赝自旋对称性.讨论了束缚态波函数和能谱方程的有关性质.
2009, 58 (2): 717-721.
doi:10.7498/aps.58.717
摘要 +
提出了一种基于参量下转换纠缠光子对获得单光子源的实验方案，并对实验的光路、数据采集方面做了详细介绍.实验结果显示，由此方案获得的单光子源的品质要优于弱相干光式的单光子源两个数量级,即多光子光脉冲出现的概率降低了100倍.实验结果表明此方案有望得到实际应用.
2009, 58 (2): 722-728.
doi:10.7498/aps.58.722
摘要 +
一个二能级原子在经典场的驱动下与单模光场相互作用，在强经典驱动和大失谐的情况下，原子与光场的相互作用可以化为有效的反Jaynes-Cummings模型.在该模型下主要研究了双模纠缠相干光场中的一束与受强经典场驱动的二能级原子相互作用，在演化过程中，对原子作选择性测量，即通过操纵参加相互作用光场的作用时间以及选择适当的光场参数，可以在较长的时间范围和较大的相干参数范围内很好地控制未参加相互作用的相干光场的量子统计特性，得到预期的非经典光场.
编辑推荐
2009, 58 (2): 729-733.
doi:10.7498/aps.58.729
摘要 +
在二维周期光子晶格中研究了Kerr型非线性Landau-Zener隧穿. 首先在六方晶系光子晶格中推导出非线性三能级Landau-Zener隧穿模型, 在特殊初值条件下将其转化为非线性二能级模型. 对于三能级隧穿模型, 选择特殊初值, 研究了隧穿率随参数的变化规律.
2009, 58 (2): 734-739.
doi:10.7498/aps.58.734
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利用基于积分方程的改进的变分微扰方法(变分-积分微扰法)求解重夸克偶素激发态.设置含有变分参数的母哈密顿量作为零级哈密顿量，选择该母哈密顿系统的精确解作为试探波函数，得到了只有几项的高阶修正波函数和高阶能量修正.该计算结果更接近精确能量值，修正波函数的有界性和收敛性也得到了证明.结果表明，这种方法不仅可提高计算结果的精度，而且可确保微扰级数解的收敛性.
2009, 58 (2): 740-743.
doi:10.7498/aps.58.740
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利用广义不确定关系修正的态密度方程并采用WKB近似方法, 计算了Gibbons-Maeda黑洞时空中标量场的统计力学熵. 所得的统计力学熵与该黑洞的视界面积成正比, 与Brick-Wall方法所得的结果相同, 但不需要取任何截断就能避免Brick-Wall方法的发散问题.
2009, 58 (2): 744-748.
doi:10.7498/aps.58.744
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运用费米子隧穿的理论,对Vaidya-Bonner黑洞的费米子Hawking辐射进行研究.使用随动坐标变换,并假设γμ矩阵的一个合理形式,从而得到了Vaidya-Bonner黑洞的自旋为1/2的粒子的隧穿辐射行为.
2009, 58 (2): 749-755.
doi:10.7498/aps.58.749
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通过引入混沌运动的相位定义分析了线性和非线性耦合参数对两个主共振子系统之间的混沌相位同步的影响.讨论了在近似于主共振条件下，两子系统不同步、不完全相位同步和完全相位同步之间的演化过程，揭示了不同状态相互转化与Lyapunov指数变化之间的关系，指出随着线性耦合力的增加，相位同步效应增强，然而随着非线性耦合力的增加，相位同步效应减弱.
2009, 58 (2): 756-763.
doi:10.7498/aps.58.756
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参考基于最大Lyapunov指数的单变量混沌时间序列预测方法，提出一种通过选取多个邻近重构向量，预测多变量混沌时间序列的局域法.采用新方法对两个完全不同的Rssler方程的耦合系统，Rssler方程和Hyper Rssler方程的耦合系统的多变量混沌时序进行一步和多步预测，结果表明了该方法的有效性，且算法具有较强的抗噪能力.讨论了参考邻近点数和预测结果的关系.
2009, 58 (2): 764-770.
doi:10.7498/aps.58.764
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基于Colpitts方程，提出了一种新的三维混沌吸引子.该混沌吸引子在系统变幅参数改变时，输出混沌信号中的两维信号的幅值随着参数作线性变化，第三维信号的幅值保持在同样的数值区间，而系统的Lyapunov指数谱却保持恒定.该混沌系统通过改造Colpitts混沌系统归一化方程中的指数项为绝对值项而得到.通过相图、庞加莱映射、功率谱以及Lyapunov指数，证明了该混沌吸引子的存在性.对这种新型混沌吸引子的基本动力学行为予以分析，基于Lyapunov指数谱阐述并论证了该系统能够呈现周期态和混沌态.最后，给出该特
2009, 58 (2): 771-778.
doi:10.7498/aps.58.771
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利用拓展系统变量，增加系统的非线性函数和对原系统实施反混沌控制方法，构建了一类关联且有多种切换方式的超混沌系统，对这类系统的分岔图、平衡点的稳定性、Lyapunov指数和动力学行为的演化过程进行了分析.设计了实现切换超混沌系统的电路，利用开关的切换，一个电路能实现多个超混沌系统的功能.
2009, 58 (2): 779-784.
doi:10.7498/aps.58.779
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研究了一类混沌系统的线性和非线性的广义同步.对此类混沌系统，通过设计一个合适的响应系统，可以仅通过传递一个驱动变量实现系统的线性和非线性广义同步.给出了该响应系统设计的一般方法.由于只需传递一个信号，比已有方法具有更高的实用价值，理论推导和数值仿真进一步表明了该方法的有效性.
2009, 58 (2): 785-793.
doi:10.7498/aps.58.785
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提出了一个新的不同于Lorenz系统和Chen系统的三维连续自治混沌系统.该系统含有五个参数，其中两个方程中各含有一个非线性乘积项.通过理论推导、数值仿真、Lyapunov指数谱、分岔图、Lyapunov维数、Poincare截面图研究了系统的基本动力学特性，并分析了改变不同参数时系统动力学行为的变化.最后设计了硬件电路并运用电子工作平台Multisim软件对该电路进行仿真实验，证实了该混沌系统的可实现性.
2009, 58 (2): 794-801.
doi:10.7498/aps.58.794
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为了检测海面背景中的舰船目标，分析了目标存在时背景信号混沌特征的变化，提出了一种基于图像区域Lyapunov指数的目标检测新方法. 新方法定义了图像灰度距离的概念，基于改进的Wolf方法将一维信号Lyapunov指数提取方法扩展到图像信号，利用图像区域最大灰度距离Lyapunov指数的变化检测淹没在混沌背景信号中的目标信号. 实验结果表明海面背景图像信号具有一定的混沌特征，利用新方法能有效检测出海面背景下的舰船目标，检测结果优于基于统计分析的方法.
2009, 58 (2): 802-813.
doi:10.7498/aps.58.802
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针对不同结构混沌系统的同步与反同步问题进行了研究.在系统参数已知时，采用主动控制法实现混沌系统的同步与反同步，并将主动控制器的设计方法进行了推广.在参数未知时，基于Lyapunov稳定性理论和自适应控制方法，给出了自适应控制器和参数自适应律，实现了参数均未知且结构不同的驱动系统和响应系统的同步与反同步.在控制器的设计过程中，将驱动系统和响应系统进行互换，讨论了互换前后的控制器和自适应律之间的关系.数值仿真结果说明了所提出设计方法的有效性.
2009, 58 (2): 814-818.
doi:10.7498/aps.58.814
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利用非线性耦合方法研究了离散型时空混沌系统的反同步问题.对时空混沌系统的线性项和非线性项进行适当的分离，利用系统本身的非线性项作为耦合函数，实现了两个二维耦合映象格子的反同步.进一步将这种非线性耦合方法推广应用到由二维耦合映象格子构成复杂网络的反同步研究中，仿真模拟发现仍具有理想的反同步效果.
2009, 58 (2): 819-823.
doi:10.7498/aps.58.819
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研究了Chua混沌系统的广义投影同步问题.基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型，设计了一种模糊观测器.利用Lyapunov稳定性理论证明了所提方案的可行性和全局稳定性.数值仿真试验进一步验证了该方案可以实现Chua混沌系统的投影同步.方法设计简单，且可以推广到其他的一些混沌系统.
2009, 58 (2): 824-829.
doi:10.7498/aps.58.824
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研究了参数激励下带有时滞反馈的随机Mathieu-Duffing方程的主参数共振响应问题.运用多尺度方法分离了系统的快慢变量.分析了系统的分岔性质，发现调谐参数、时滞、时滞项的系数以及非线性项的强度等都可以影响系统的分岔行为，适当选择这些参数可以改变系统的分岔响应.同时，还讨论了非零解的稳定性，得到了非零解稳定的充要条件，而且发现在随机激励的带宽较小时，系统的多解现象仍然存在，分岔和跳跃现象仍会发生，数值模拟验证了理论推导的有效性.
2009, 58 (2): 830-835.
doi:10.7498/aps.58.830
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在一维元胞自动机交通流WWH模型和SDNaSch模型的基础上，建立了一种考虑驾驶员特性的元胞自动机交通流模型(Driver-SDNaSch模型).该模型将驾驶员分为激进型、保守型和中立型三类，根据其不同的驾驶特性制定了各自的演化规则，并以此对其进行状态更新；同时考虑了前车速度为0的情况，引入安全减速概率.通过计算机对Driver-SDNaSch模型进行模拟，给出了由三类驾驶员按不同比例组成的混合交通流的速度-密度图和流量-密度图，并对此类混合交通流的特性进行了分析和讨论.与NaSch模型和SDNaSch模
2009, 58 (2): 836-842.
doi:10.7498/aps.58.836
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通过对现有换道模型进行改进，提出了一种考虑换道实施过程的模型，并对模型中的关键参数进行了标定.由于该模型考虑了换道实施过程中车辆换道对交通流的影响，新模型的模拟结果与实测值更为符合.运用新模型对不同车道数的道路交通流进行模拟，发现不同车道数的平均每车道通行能力及其交通流特性存在显著差异.
2009, 58 (2): 843-851.
doi:10.7498/aps.58.843
摘要 +
提出了一种小波变换的开关电流滤波器实现的新方案，基于网络函数逼近理论，采用一种函数逼近的系统算法将基本小波函数综合为有理分式和，并利用开关电流并联结构实现该基本小波函数滤波器.以高斯一阶导数函数为例，给出了逼近网络的具体构造过程和开关电流滤波器实现结构.该滤波器网络由六个以S2I存储单元为核的双二次开关电流滤波器并联而成.理论分析和仿真结果表明，新方案比原有实现方法在逼近精度、系统稳定性、电路性能方面均有明显改善.
2009, 58 (2): 852-859.
doi:10.7498/aps.58.852
摘要 +
利用提出的光学读出非制冷红外成像系统，先后制作了单元尺寸各不相同的单层膜无基底焦平面阵列(focal plane array，FPA)，获得了室温物体的热图像.分析发现，当FPA的单元尺寸从200μm逐渐减小到60μm时，基于恒温基底模型的理论响应与实验结果的偏差逐渐增大.通过有限元分析方法，模拟分析了不同尺寸的微梁单元在无基底FPA中的热学行为，发现了当单元尺寸逐渐减小时恒温基底模型偏差逐渐增大的原因，即无基底FPA的支撑框架不满足恒温基底条件，受热辐射后支撑框架的温升从基底上抬高了单元的温升.论文还分
核物理学
2009, 58 (2): 860-864.
doi:10.7498/aps.58.860
摘要 +
在实验研究成果的基础上，给出了热控涂层在空间辐照作用下的退化模型，接着用渐变折射率的概念对复折射率材料热控涂层的光学性能进行了分析，得到了退化前后热控涂层光学性能变化的表达式，最后对热控涂层光学性能退化模型的应用进行了探讨.
2009, 58 (2): 865-870.
doi:10.7498/aps.58.865
摘要 +
在考虑了BCS理论的相对论平均场模型框架内，通过系统研究N=8，20，28，50，82和126六条同中子素链中每个元素费米面附近的单粒子能级间隔、粒子数占有概率比以及原子核体系的粒子数偏离随质子数的变化规律，讨论了传统中子幻数的壳结构在从中子滴线区到质子滴线区整个核谱上的稳定性，预言只有在轻核的丰中子区域，传统的中子幻数效应才可能消失，并把计算结果和最近的文献报道作了比较.
2009, 58 (2): 871-875.
doi:10.7498/aps.58.871
摘要 +
通过在同位旋相关量子分子动力学模型(IQMD)中引入同位旋依赖的动量相关作用和同位旋相关的Skyrme势，得到了改进的同位旋依赖的量子分子动力学模型，并用此模型分析和讨论了中能重离子碰撞中的同位旋分馏强度随入射道条件的演化.结果表明在中能重离子碰撞中各种入射道条件下同位旋依赖的动量相关作用和Skyrme势有着明显的同位旋效应，它们减弱了同位旋分馏的过程.
2009, 58 (2): 876-881.
doi:10.7498/aps.58.876
摘要 +
详细研究了利用超高真空氩离子清洗技术发展的一种超导铌腔表面的“干式”处理方法，从微观和宏观角度分析了溅射处理对铌的表面特性和对超导腔性能的影响.与传统的“湿式”处理方法(化学抛光BCP和电抛光EP)相比，干式处理方法具有结构简单、容易控制、没有污染等优点，是一种很有潜力的超导腔处理方法，可以提高超导腔的性能.
2009, 58 (2): 882-886.
doi:10.7498/aps.58.882
摘要 +
制备了掺杂有机染料芪420的铅锡氟磷酸盐杂化闪烁玻璃(lead tin fluorophosphates，简记为PTFP)，测量其玻璃转变温度为75℃，染料在玻璃中的荧光发射峰位为446nm.测量了几种掺杂浓度的闪烁玻璃在60Co源1.25MeV伽马射线激发下的发光，并和同样厚度的有机闪烁体ST401的发光进行比较，约为ST401发光的1%—2%.
原子和分子物理学
2009, 58 (2): 887-892.
doi:10.7498/aps.58.887
摘要 +
给出了优化小分子在团簇表面吸附结构的遗传算法.结合经验势函数，搜寻了水分子在(TiO2)n(n=3—6)团簇上可能的吸附方式；利用B3LYP/6-31G**方法对各种吸附结构进行了优化.结果表明水分子主要通过O原子以非解离方式吸附到团簇中配位数较低或位置比较凸出的Ti原子上.分子轨道分析表明，水分子与团簇之间的成键主要来自吸附位Ti原子3s3p轨道的贡献，水分子的轨道保持了气相水分子中的基本特征，但离域化程度增大
唯象论的经典领域
2009, 58 (2): 893-900.
doi:10.7498/aps.58.893
摘要 +
研究了强磁场复合不同强度和不同频率交变电流对Zn-30wt%Bi合金凝固组织的影响规律.结果表明：在25℃/min的冷却速率下，只施加交变电流无法抑制该合金的分层比重偏析；而单独施加纵向强磁场对合金的偏析有一定的改善作用；如果同时施加纵向强磁场和工频交变电流，在产生的交变洛仑兹力的作用下，合金的分层比重偏析基本得到抑制；增加电流密度、磁场强度和交流电流频率均有利于合金凝固组织的改善.但对上述三个参数而言，均存在一个最佳值，偏离该最佳值时，均难以获得均质的偏晶合金组织.从电磁场动力学角度探讨了复合场影响偏晶
2009, 58 (2): 901-907.
doi:10.7498/aps.58.901
摘要 +
将开口谐振环单元的场分布利用Floquet模展开，从电磁波传播角度揭示了凋落模引起异向介质谐振响应的事实.数值计算了任意平面电磁波照射下异向介质的传输特性.研究表明，对于来自主平面上的垂直或平行极化的入射波，具有相同极化方式的Floquet透射模将发生谐振，并且磁谐振和电谐振将随着入射角的不同而改变.而对于来自其他入射平面的电磁波，两种极化的Floquet透射模将共同发生谐振.
2009, 58 (2): 908-913.
doi:10.7498/aps.58.908
摘要 +
研究了半空间内复杂导体目标棱边散射的高频求解方法.分析半空间电磁波的传播规律和复杂目标棱边的电磁散射特性，将半空间并矢格林函数引入等效电磁流方法中，给出了基于等效电磁流法和物理绕射理论的半空间棱边散射场计算式，同时结合图形电磁学，对半空间复杂目标进行消隐处理，判断目标的棱边像素及获得棱边参数，与半空间目标的面元散射场相叠加，快速有效地计算了半空间复杂目标的雷达散射截面.数值结果证明了方法的有效性和准确性.
2009, 58 (2): 914-918.
doi:10.7498/aps.58.914
摘要 +
研究了二次谐波是负折射率而基频光是正折射率材料中，在考虑吸收系数、走离效应和相位失配的情况下，推导出平面波振幅缓变近似下，二次谐波的耦合波方程.根据该方程在基频光小信号近似下推导出二次谐波转换效率表达式.最后采用数值计算的方法分别研究了相位失配量Δk、走离角ρ和二次谐波的吸收系数α对转换效率的影响.结果表明，由于相位失配量的存在二次谐波的转换效率随负折射率材料长度的变化存在极大值，即负折射率材料长度存在最佳值，并且随着长度的增加，转换效率呈明显的周期性振荡并且极大
2009, 58 (2): 919-924.
doi:10.7498/aps.58.919
摘要 +
基于碳纳米管独特的结构特点建立了以其为基础的Pocklington积分方程，并设计了一种全新的碳纳米管太赫兹(THz)波天线.数值仿真和理论计算结果表明，碳纳米管能够产生高频THz电磁辐射，半波长为60μm、半径为2.712nm的单壁碳纳米管偶极天线在-10dB反射系数以下可以实现2.5THz与7.6THz的双频带工作，带宽分别为8.4%与2.7%，由其构成的纳米管天线阵可以获得10.3dB的高增益特性.所得结果有助于在纳观域开展高频THz波辐射源及天线的研究与设计.
2009, 58 (2): 925-929.
doi:10.7498/aps.58.925
摘要 +
基于回旋行波放大器的非线性自洽理论，研究渐变输出端反射对回旋行波放大器注-波互作用的影响.数值模拟结果表明，对于Ka波段TE01模基波工作回旋行波放大器，渐变输出端渐变角的变化以及互作用长度的改变将导致不同的反射系数幅度和相位，从而影响注-波互作用过程，改变功率演化过程.在输出饱和功率不变的情况下，合理选择输出渐变角，可能可以减小注-波互作用长度，展宽互作用频带.
2009, 58 (2): 930-935.
doi:10.7498/aps.58.930
摘要 +
论述了视场扩大型成像光谱仪的核心部件——组合Wollaston棱镜的结构和分光机理；应用波法线追迹法分析了光在任意方位入射面内，以任意角入射时组合Wollaston棱镜中的波矢传播规律；推导出了光在棱镜中的传播方向及出射点坐标；给出了传播过程中e光和o光之间光程差的理论表达式；采用计算机模拟，给出了光程差随入射角和入射面方位角的变化曲线；在此基础上对组合Wollaston棱镜扩大光谱仪视场的原理进行了深入分析和讨论.上述研究对偏振干涉成像光谱技术的理论研究与技术创新，对自行设计的稳态大视场偏振干涉成像光谱
2009, 58 (2): 936-940.
doi:10.7498/aps.58.936
摘要 +
研究了钴掺杂对二氧化锡纳米粉的光致发光性质和磁学性质的影响，发现钴掺杂对发光带的位置影响很小，但紫外发光带与蓝色发光带的强度之比随掺杂含量的增加而下降.当钴掺杂含量达到0.02时，样品中的铁磁性被完全破坏.讨论了样品中的磁相互作用的机理，认为掺杂离子的不均匀分布、自旋极化子与掺杂离子之间的耦合都可能导致反铁磁性的相互作用，这种反铁磁性的作用破坏了铁磁性.
2009, 58 (2): 941-945.
doi:10.7498/aps.58.941
摘要 +
以808nm半导体激光器为抽运源，掺钕双包层保偏光纤为增益介质，对调Q脉冲保偏光纤激光器进行了理论分析和实验研究.利用TDS5104型示波器探测输出脉冲激光的波形，并用光谱分析仪得到输出脉冲激光的光谱图.利用F-P腔型，在1060nm处获得平均功率为2.55W的脉冲激光输出，重复频率为1kHz时，输出单脉冲能量为2.3mJ，峰值功率为4.7kW.改变腔型，把二色镜倾斜放置兼作输出镜，最终获得了平均功率为3.5W的偏振脉冲激光输出，重复频率为1kHz时，输出单脉冲能量为3.3mJ，脉冲宽度为184ns，其峰
2009, 58 (2): 946-951.
doi:10.7498/aps.58.946
摘要 +
设计了具有抛物面结构的卡塞格伦光学天线.通过对偏轴下的卡塞格伦光学天线系统的分析，得到了不同偏转角所对应的接收光斑面积表达式和功率衰减曲线.讨论了偏轴下的接收天线增益与波长及偏转角的关系，仿真出在偏轴与轴对准两种情形下的增益曲线.仿真结果表明，〖JP2〗最大偏轴比轴对准情形增益降低了6.564dB.最后分别针对轴对准与某种偏轴情形下的系统做了光斑测试实验与天线耦合效率测试实验.结果为：偏轴下天线耦合效率降低了26.966%.这些研究为星间光通信中控制系统实现光轴的精确对准提供了理论依据，具有重要的实用价值
2009, 58 (2): 952-958.
doi:10.7498/aps.58.952
摘要 +
提出一种计算全息算法，将物光波进行共轭对称延拓，经快速傅里叶变换直接生成实函数，其中包含物光波的幅度和相位信息，可编码得到灰度全息图.利用此全息图可清晰地再现原物光波.通过共轭延拓生成计算全息图的方法与以往基于干涉的计算全息不同之处在于，这里并不需要模拟物光和参考光的干涉，计算效率很高.利用生成的全息图在数字再现和光电再现实验中均获得了良好的效果.理论推导和实验结果都验证了算法的有效性.
2009, 58 (2): 959-963.
doi:10.7498/aps.58.959
摘要 +
为了提高GaN基发光二极管(LED)的外量子效率，在蓝宝石衬底制作了二维光子晶体.衬底上的二维光子晶体结构采用激光全息技术和感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀技术制作，然后采用金属氧化物化学气相沉积(MOCVD)技术在图形蓝宝石衬底(PSS)上生长2μm厚的n型GaN层，4层量子阱和200nm厚的p型GaN层，形成LED结构.衬底上制作的二维光子晶体为六角晶格结构，晶格常数为3.8μm，刻蚀深度为800nm.LED器件光强输出测试结果显示，在PSS上制作的LED(PSS-LED)的发光强度普遍高于蓝宝石平
2009, 58 (2): 964-969.
doi:10.7498/aps.58.964
摘要 +
报道了波长为792nm激光二极管端面抽运Tm，Ho：YLF连续激光器的双稳输出特性.在考虑能量传递上转换和基态对2μm激光重吸收的前提下，建立了Tm，Ho：YLF双稳激光器准三能级速率方程理论模型.通过对Tm，Ho：YLF激光器速率方程的求解，理论预见了Tm，Ho：YLF激光器双稳输出的特性，并分析了其产生的机理.进行了激光二极管端面抽运Tm，Ho：YLF激光器双稳输出的实验研究，当激光晶体温度为253K时，双稳区的宽度可达1.6W，跃变点输出功率的跃变量可达82.5mW.通过对比发现理论结果与实验结果比
2009, 58 (2): 970-974.
doi:10.7498/aps.58.970
摘要 +
报道了高功率准连续波腔内和频全固态黄光激光器的研究结果.为获得高功率的黄光输出，首先，激光器采用准连续方式运转，在保持抽运水平的条件下降低热效应，从而提高光束质量和光光转换效率；第二，采用热近非稳腔腔型设计，双棒串接补偿热致双折射技术，获得大基模体积高光束质量的基频光；第三，通过优化腔型，采用L型共折叠臂平-凹对称腔，使两束基频光达到空间重合且满足功率配比.通过这些方法，得到了输出功率7.6W，重复频率1.1kHz的准连续波黄光输出.据我们所知，这是目前腔内和频方案所获得的最高功率全固态黄光输出.
2009, 58 (2): 975-979.
doi:10.7498/aps.58.975
摘要 +
基于非傍轴衍射理论和二极管激光远场光强的实验结果，借助于振幅-位相恢复算法，提出了模拟二极管激光源场分布的一种新方法.给出了模拟步骤，并以双异质结二极管激光为例加以说明.当实验结果准确时，这是一种足够精确的方法，有实际应用意义.
2009, 58 (2): 980-988.
doi:10.7498/aps.58.980
摘要 +
建立了包含载流子浓度脉动(CDP)、自由载流子吸收(FCA)、受激辐射(SE)、双光子吸收(TPA)、光谱烧孔(SHB)和超快非线性折射(UNR)过程的半导体光放大器(SOA)理论模型，通过与已报道的实验结果的比较对模型进行了验证，实现了对已有 SOA模型的修正，并对UNR，FCA和TPA效应对强超短光脉冲传输特性的影响进行了分析.当脉宽为几个皮秒的强光脉冲注入工作于透明电流下的SOA时，其强度特性主要受FCA和TPA效应的影响.由于加入了FCA效应，使模型对200fs脉冲强度传输特性的仿真结果与实验结果
2009, 58 (2): 989-994.
doi:10.7498/aps.58.989
摘要 +
提出了基于光电反馈的激光混沌并联同步方案，对可能存在的两种同步——广义同步和完全同步进行了研究，着重讨论了激光器内部参数失配对发射与接收激光器之间以及并联接收激光器之间同步特性的影响.研究结果显示：在一定范围内，同样的内部参数失配下，并联接收激光器之间的同步效果明显优于发射激光器与接收激光器之间的同步效果.
2009, 58 (2): 995-1001.
doi:10.7498/aps.58.995
摘要 +
应用激发态吸收增强瞬态热折射理论结合激发态折射理论研究了新型锌卟啉化合物Zn-porphyrin 中激发态吸收增强瞬态热折射与激发态折射间的相互竞争. 样品在不同脉宽激光激发下呈现自聚焦-自散焦间的转化. 当入射激光脉宽为4 ns时，激发态折射占主要地位，样品呈现自聚焦性质；当入射激光脉宽为8ns时，激发态吸收增强瞬态热折射占主要地位，激发态折射占次要地位，样品呈现自散焦性质.
2009, 58 (2): 1002-1006.
doi:10.7498/aps.58.1002
摘要 +
利用飞秒激光超外差光Kerr(OHD-OKE)技术研究了As2S3, As2Se3, GeS2, GeSe2, Ge20As25S55, Ge20As25Se55, Ge10As40S20
2009, 58 (2): 1007-1013.
doi:10.7498/aps.58.1007
摘要 +
研究了光致聚合物的光化学反应和单体扩散反应的理论模型及动力学参数. 合成了以聚乙烯醇为粘结剂，三乙醇胺为引发剂，藻红B敏化的丙烯酰胺基光致聚合物全息存储材料，通过对测定的透过率和衍射效率进行曲线拟合，分析了染料浓度对光致聚合物的摩尔吸收系数ε、量子产率Φ和光化漂白速率常数k等光化动力学参数的影响规律，以及曝光强度对聚合反应速率k0、扩散时间常数τD和最大折射率调制度Δn等扩散动力
2009, 58 (2): 1014-1019.
doi:10.7498/aps.58.1014
摘要 +
将多光子晶体单模波导平行、邻近放置构成定向耦合器. 依据自映像原理，数值分析了输入光场对称入射时，该系统中光的传播行为. 基于此结构，以三、四通道为例，设计了超微多路光分束器，并仅通过对称地改变耦合区中两个介质柱的有效折射率，使光场在横向发生重新分布，实现了输出能量的均分或自由分配. 和已报道结果相比，此调制方法更为简单易行而且效率更高，并可以推广到具有更多输出通道的光分束器中，在未来的集成光回路中具有广泛的应用价值.
2009, 58 (2): 1020-1024.
doi:10.7498/aps.58.1020
摘要 +
将耦合波导列应用于光子晶体单模波导，提出一种提高光辐射的光子晶体结构. 基于时域有限差分方法的理论研究表明，当将耦合波导列附加到单模光子晶体波导出口端的适当位置，使出射光分成若干强弱不一的光束，这些光束在传播空间通过干涉形成一定程度的汇聚，大大提高了光子晶体波导在水平方向的光辐射效率. 另外，当耦合波导列的行数大于某固定值(2N=8)时，辐射质量基本保持不变，由此可获得最紧凑的器件结构. 这种类型光子晶体在近场光学和集成光学等诸多方面有潜在的应用价值.
2009, 58 (2): 1025-1030.
doi:10.7498/aps.58.1025
摘要 +
基于非线性时域有限差分法，模拟了克尔非线性光子晶体中的光敏超棱镜现象.结果发现，当光强变化230 W/μm时，两束光在空间上能被分开10°，选取较大的基本功率将有助于提高其光强分辨率. 而且，当自抽运光较强时，光子晶体中光波的波矢方向将会发生转动. 此外，光束在非线性光子晶体中长距离传播时，透过率的变化将经历几个不同的阶段，分别对应于不同原因所造成的光强损耗.
2009, 58 (2): 1031-1035.
doi:10.7498/aps.58.1031
摘要 +
为了在同一结构中同时实现负介电常数和负磁导率(双负)，采用一种“巨”字形结构，利用丝网印刷技术在氧化铝基板上进行加工制作，并通过仿真和实验测试证实了这种结构的“双负”特性. 与利用磁谐振器和电谐振器组阵实现左手材料的方法相比，这种单一结构可以同时实现负介电常数和负磁导率，制作方便，等效电路简单，双负频段较宽. 利用丝网印刷技术进行样品的制作，工艺简单，成本低廉.
2009, 58 (2): 1036-1041.
doi:10.7498/aps.58.1036
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对基于半导体光放大器(SOA)环形腔结构的一阶无限冲击响应(IIR)微波光子学滤波器的品质因数(Q值)进行了实验和理论研究. 通过在有源环内置入窄带光滤波器，并调节有源环的输入光功率、SOA抽运电流、实验得到的最高Q值接近200. 理论分析表明为了得到较高的Q值，应尽可能提高信噪比和信号光的环路增益. 在考虑了 SOA中放大的自发辐射(ASE)噪声的基础上，计算了输入光功率、SOA抽运电流、环内光滤波器的带宽对Q值的影响. 数值计算的结果与实验现象基
2009, 58 (2): 1042-1045.
doi:10.7498/aps.58.1042
摘要 +
提出了一种结构新颖的用于THz波段的滤波透镜，其特点是将滤波和聚焦的性能结合在一起，从而能有效地在某个特定波段内聚焦THz脉冲的输出能量. 设计了带通和带阻两种性能的滤波透镜，并用电磁场时域差分方法进行了数值研究，证明了设计的正确性.
2009, 58 (2): 1046-1052.
doi:10.7498/aps.58.1046
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考虑到DWDM系统中的比特序列的随机性、信道间脉冲走离效应等多种因素的影响，完善了归零调制格式下的四波混频效率的计算方法，给出了相应的非简并四波混频噪声标准差的计算公式，并利用该公式进行实例分析，计算结果表明，当占空比和信道间隔变小时，不同信道内的随机比特序列的相对初始时延及光纤色散值的取值组合对四波混频效率的影响变得更大，为保证系统的低色散和低四波混频串扰特性，必须对这些量取值组合进行优化.
2009, 58 (2): 1053-1056.
doi:10.7498/aps.58.1053
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提出了一种彩色图像的单通道加密方法. 在该方法中，首先采用三色光栅编码原理将一幅彩色图像编码为一幅灰度图像，再利用双随机相位加密技术对其加密，从而实现了彩色图像的单通道加密. 该方法既保证了安全性，同时在加密时仅需要一个相干光源，简化了系统，实用性较强. 模拟实验结果证明了其有效性.
2009, 58 (2): 1057-1063.
doi:10.7498/aps.58.1057
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采用准连续介质多尺度方法模拟面心立方金属铝单晶薄膜的纳米压痕变形过程.对薄膜分别采用三种不同的晶体取向(分别为x［1 1 1］,y［1 1 0］,z［1 1 2］; x［1 1 2］,y［1 1 1］,z［1 1 0］;x［1 1 0］,y［0 0 1］,x［1 1 0］)，得到载荷-位移响应曲线.加载过程中，对晶体内部变形比较剧烈的部分画出原子图，并从微观角度分析产生剧烈变形的原
2009, 58 (2): 1064-1070.
doi:10.7498/aps.58.1064
摘要 +
利用光滑粒子流体动力学方法，计算了金属表面沟槽在冲击下的微射流现象，详细讨论了微射流对加载波前沿宽度的依赖性. 计算结果表明：随加载波前沿宽度增加, 射流质量和头部速度都减小，同时低速喷射物所占比例增大. 对结果分析得出，微射流由沟槽斜面粒子在冲击加卸载后获得轴向速度，并在对称轴附近碰撞形成；射流体由沟槽斜面的金属薄层构成；当加载波前沿变宽，形成射流的金属层变小，这是由于沟槽斜面粒子的碰撞速度降低，碰撞角度增大，部分粒子碰撞时不满足射流强度封锁条件，而不再形成射流.
流体、等离子体和放电
2009, 58 (2): 1071-1076.
doi:10.7498/aps.58.1071
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采用磁化等离子体的分段线性电流密度卷积时域有限差分(PLCDRC-FDTD)算法研究具有单一缺陷层的一维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厚度、位置、周期常数和等离子体参数对其缺陷模的影响. 结果表明，改变位置和周期常数不会影响缺陷模的频率，改变缺陷层的厚度可以增加缺陷模数，改变等离子体参数能同时影响缺陷模的频率和峰值.
2009, 58 (2): 1077-1082.
doi:10.7498/aps.58.1077
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为了提高脉冲激光制备薄膜的质量，准确掌握电声弛豫时间是关键，它对脉冲激光脉宽和能量密度的选取起着决定性的作用. 文中以铝靶材为例，利用经典的双温方程通过时域有限差分法(FDTD)得到电子、离子亚系统的温度随时间和位置演化的图像，进而得到电声弛豫时间的准确值. 这样便能准确划分热烧蚀和非平衡烧蚀，从而更好地控制激光的烧蚀过程. 同时找出了电声弛豫时间随激光脉宽以及能量密度变化的规律.
2009, 58 (2): 1083-1090.
doi:10.7498/aps.58.1083
摘要 +
采用等效电路和零维分析方法，建立了双层丝阵Z箍缩内爆动力学的物理模型. 研究了内、外层丝阵电感分布及其变化对双层丝阵内爆动力学模式的决定性影响，结果表明丝阵的初始电感决定了初始电流分配，动态电感变化影响丝阵内爆的动力学过程. 提出由于电感的变化可能存在四种不同的双层丝阵内爆动力学模式. 针对“强光一号”装置Z箍缩双层丝阵负载参数进行计算分析，可以得到外层等离子体穿透内层先运动到芯的动力学模式，与其他低电流装置在实验上观察到的物理图像一致.
2009, 58 (2): 1091-1099.
doi:10.7498/aps.58.1091
摘要 +
给出电磁波导的对偶变量变分原理，并采用对偶棱边元对波导的横截面进行半解析离散. 将波导中沿纵向均匀的区段视为子结构，运用基于Riccati方程的精细积分算法求出其出口刚度阵，然后与不均匀区段的常规有限元网格拼装即可对波导不连续性问题进行求解. 半解析对偶棱边元的采用可以在最大程度上对有限元网格进行缩减，并且能够在不增加计算量的前提下任意增加子结构的长度，从而可以将截断求解区域的人工边界设置在距离不均匀区段充分远的地方，极大地减少了近似边界条件所带来的误差. 数值算例证明这种方法具有很高的精度与效率.
2009, 58 (2): 1100-1104.
doi:10.7498/aps.58.1100
摘要 +
开展了超短超强激光与稀薄等离子体相互作用实验，在实验中采用等离子体单色成像法观测等离子体发光图像，捕捉到了近乎对称的环形等离子体发光结构. 在对实验结果进行分析并与理论预言进行比较后确认这是由激光-等离子体相互作用形成的后孤立子云外围的高密度等离子体壳层发光所致. 同时通过对等离子体通道的观测还发现，孤立子的形成对超短超强激光在稀薄等离子体中的传输产生了非常大的影响.
2009, 58 (2): 1105-1109.
doi:10.7498/aps.58.1105
摘要 +
提出了一种变态光子带隙结构，研究了由这种结构构成的周期慢波系统的Cherenkov辐射源的特性. 利用高频仿真软件以及三维粒子模拟软件对变态及常态光子带隙慢波系统中类TM01模的色散特性及注-波互作用物理过程进行了模拟研究. 结果表明，在变态光子带隙慢波系统中，类TM01模纵向场分量沿角向分布均匀性得到明显改善，能有效抑制非对称模式，提高输出频谱纯度及注-波互作用效率.
2009, 58 (2): 1110-1114.
doi:10.7498/aps.58.1110
摘要 +
介绍了如何从软X射线原始信号上分析等离子体芯部磁场结构的方法. 在HT-7托卡马克上，通过分析一炮典型的放电数据，直接从软X射线原始信号上分析了磁岛的位置和旋转方向. 通过软X射线图像反演的结果和Mirnov信号上观察到的m=2模的走向验证了磁岛旋转的方向和位置.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2009, 58 (2): 1115-1119.
doi:10.7498/aps.58.1115
摘要 +
研究了采用溶胶-凝胶法经由前驱物钛酸四异丙酯水解制备纳米TiO2结构相变及锐钛矿晶体生长动力学过程. 研究结果表明，在酸性条件下水解，由于高压热处理温度的变化导致锐钛矿向金红石相的结构相变，锐钛矿相纳米TiO2生长活化能在250℃以下和以上分别为(15.8±4.5)kJ/mol和(80.2±1.0)kJ/mol；而在碱性条件下水解的活化能值为(3.5±0.4)kJ/mol. 在不发生结构相变的条件下，酸性水解条件下锐钛矿相纳米TiO2生长速
2009, 58 (2): 1120-1125.
doi:10.7498/aps.58.1120
摘要 +
以铁箔为原材料和基片，通过控制热氧化过程中的宏观实验条件(载气流量及其组分、压强、温度分布和反应时间等)，实现了α-Fe2O3一维纳米结构的可控生长，获得了大面积(10mm×10mm)、单分散性好、沿［110］方向生长的α-Fe2O3纳米带或纳米线阵列. 对不同宏观实验条件下所制备的样品进行形貌和晶格结构表征和分析，认为热氧化过程中α-Fe2O3一维纳米结构的生长遵循类似气-
2009, 58 (2): 1126-1131.
doi:10.7498/aps.58.1126
摘要 +
采用巨正则蒙特卡罗方法(GCMC)研究了单壁氮化硼纳米管(SWBNNTs)和单壁碳纳米管(SWCNTs)的物理吸附储氢性能，主要对比研究了纳米管的管径、温度和手性对二者物理吸附储氢量的影响. 研究结果表明：在低温下，SWBNNTs的物理吸附储氢性能优于相应的SWCNTs；但是随着温度的升高，二者的物理吸附储氢性能差别越来越小，在常温下，SWBNNTs不具备有比SWCNTs更强的物理吸附储氢性能，而是和相同条件下的SWCNTs相差不大，只是在高压下的物理吸附储氢量稍稍大于SWCNTs，并给出了合理的理论解释
2009, 58 (2): 1132-1138.
doi:10.7498/aps.58.1132
摘要 +
采用元胞自动机模型模拟了纯物质凝固微观组织演化行为. 与以往采用KGT模型简化考虑不同，采用界面能量守恒方程来自洽地确定液固界面的生长动力学，考察了模型的网格尺寸相关性和时间相关性，并对模型的稳定性进行了验证. 采用这个模型模拟了纯丁二腈在过冷熔体中的自由枝晶生长，并与Glicksman的等温枝晶生长实验(isothermal dendritic growth experiment,IDGE)和LM-K临界稳定性原理进行了对比. 模拟的形貌再现了实验形貌的特征，并且特征参数与理论结果及实验结果符合得很好.
2009, 58 (2): 1139-1148.
doi:10.7498/aps.58.1139
摘要 +
采用改进嵌入原子法(MAEAM)，通过经典的分子动力学(MD)模拟计算了高熔点过渡金属体心立方(bcc) Mo块体Gibbs自由能和表面能. 对于纳米薄膜的热力学数据，比如Gibbs自由能等，可以看成是薄膜内部原子和表面原子两部分数据之和，然后根据薄膜的体表原子之比就可以直接计算出总的自由能，并由此可以得到热力学性质与薄膜尺寸及温度的定量关系式. 分别计算了bcc Mo块体及其纳米尺寸薄膜的自由能和热容，结果表明，Mo纳米薄膜的热力学性质具有尺寸效应，并且在薄膜尺寸小于15—20nm时，这种效应变得非常明
2009, 58 (2): 1149-1153.
doi:10.7498/aps.58.1149
摘要 +
采用分子动力学(molecular dynamics，MD)方法研究了不同压力下氦-空位复合物的大小、氦含量对材料肿胀、稳定性的影响. 分析了影响材料体积改变及稳定性因素：随着氦含量的增加，体系内聚能减小，系统体积膨胀，稳定性降低；当氦-空位复合物较小时，随着氦-空位复合物的增大，体系内聚能增加，系统体胀减小，体系趋于稳定. 当氦泡中氦原子达到一定数量时氦泡不再继续长大.
2009, 58 (2): 1154-1160.
doi:10.7498/aps.58.1154
摘要 +
通过分子动力学模拟研究了在相同冲击加载强度下单晶铝中氦泡和孔洞的塑性变形特征，结果发现氦泡和孔洞的塌缩是由发射剪切型位错环引起的，而没有观测到棱锥型位错环发射. 氦泡和孔洞周围的位错优先成核位置基本一致，但是氦泡周围发射的位错环数目比孔洞多，位错环发射速度明显比孔洞快. 且氦泡和孔洞被冲击波先扫过部分比后扫过部分发射位错困难. 通过滑移面上的分解应力分析发现，氦泡和孔洞周围塑性特征的差别是由于氦泡内压引起最大分解应力分布改变造成的. 氦泡和孔洞被冲击波先后扫过部分塑性不对称是因为冲击波扫过时引起形状变化，
2009, 58 (2): 1161-1165.
doi:10.7498/aps.58.1161
摘要 +
采用60Co γ射线辐射源对非钝化保护的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件进行了1 Mrad(Si)的总剂量辐射，实验发现辐射累积剂量越大，器件尺寸越小，器件饱和漏电流和跨导下降越明显，同时辐射后器件栅泄漏电流明显增大，而阈值电压变化很小. 对辐射前后器件的沟道串联电阻和阈值电压变化的分析表明，辐射感生表面态负电荷的产生是造成AlGaN/GaN HEMT器件电特性退化的主要原因之一.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2009, 58 (2): 1166-1172.
doi:10.7498/aps.58.1166
摘要 +
基于密度泛函理论的第一性原理研究Fe，Ni单掺杂和(Fe，Ni)共掺杂纤锌矿型ZnO的能带结构、电子态密度分布、介电函数、光学吸收系数，分析了掺杂后电子结构与光学性质的变化.计算结果表明：掺杂体系的费米能级附近电子态密度主要来源于Fe 3d，Ni 3d态电子的贡献；与纯净ZnO相比，Fe，Ni单掺杂和(Fe，Ni)共掺杂ZnO的介电函数虚部均在0.46eV左右出现了一个新峰；Fe，Ni单掺杂和共掺杂ZnO的吸收光谱均发生明显的红移，并都在1.3eV处出现较强吸收峰.结合他人的计算和实验结果，给出了定性的讨
2009, 58 (2): 1173-1178.
doi:10.7498/aps.58.1173
摘要 +
采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势平面波方法, 通过自旋极化的广义梯度近似(GGA)电子结构计算对梯形化合物NaV2O4F进行了研究. 考虑了四种假想的自旋有序态,计算结果表明该化合物的磁基态具有二维反铁磁(AFM)结构, 即沿梯阶和梯腿方向都表现为AFM作用. 能带结构显示NaV2O4F为绝缘体材料, 带隙约为1.0eV. 方锥体中的晶体场劈裂使得VO4F方锥体中的 V4+
2009, 58 (2): 1179-1184.
doi:10.7498/aps.58.1179
摘要 +
通过第一性原理赝势平面波方法研究了氢原子在B2-NiAl和Cr合金中的占位以及对键合性质的影响. H在NiAl的富Al和富Ni八面体间隙杂质形成能分别为-2.365和-2.022eV，而在四面体间隙不稳定. H在Cr的八面体和四面体间隙的杂质形成能分别为-2.344和-2.605eV. H在NiAl中的最稳定位置为富Al八面体间隙，而在Cr中的最稳定位置是四面体间隙. 可以预期H在B2-NiAl/Cr体系中主要占据Cr 的四面体间隙位置. 通过分析原子结构、电荷集居数、价电荷密度以及态密度，讨论了H对B2
2009, 58 (2): 1185-1189.
doi:10.7498/aps.58.1185
摘要 +
基于连续弹性理论分别采用数值方法和格林函数法讨论了量子线的应变分布.格林函数法可以得到应变分布的解析表示式，对规则形状的量子线的应变分布计算比较方便；连续弹性理论采取的是数值解法，结果精度不如格林函数法，但是能方便计算任意形状量子线的应变分布情况, 并可以考虑不同材料的弹性常数的影响.文章还具体讨论了量子线线宽对应变分布和带隙的影响，结果表明：沿线宽方向，应变的绝对值逐渐减小，并随线宽的增加而变大；带隙则随线宽的减小而增大.
2009, 58 (2): 1190-1194.
doi:10.7498/aps.58.1190
摘要 +
对闭口碳纳米管(CNT)顶端分层掺氮及吸附不同数目水分子体系，运用第一性原理研究了有电场存在时的电子场发射性能.结果表明：掺氮并吸附水分子的CNT结构稳定；外电场愈强、水分子数愈多，体系态密度(DOS)向低能端移动幅度愈大且最高分子占据轨道(HOMO)/最低分子空轨道(LUMO)能隙愈小.吸附能，DOS/LDOS，HOMO/LUMO及其能隙分析一致表明，第三层氮掺杂CNT吸附不同数目水分子体系的场发射性能最佳.
2009, 58 (2): 1195-1199.
doi:10.7498/aps.58.1195
摘要 +
针对Co(S1-xSex)2系统在x=0.11附近发生的铁磁金属到顺磁金属相变，制备了一系列不同Se替代浓度的多晶样品.通过对其结构和电阻率-温度ρ(T)关系的系统观测，结果发现，样品铁磁相变温度TC随着Se替代浓度x值的增加，以(1-x)1/2关系单调下降，其二级铁磁相变转变为一级相变
2009, 58 (2): 1200-1204.
doi:10.7498/aps.58.1200
摘要 +
过渡金属纳米结构表面吸附CO分子时会出现异常红外效应，这一现象可以用纳米结构表面吸附分子在外电场作用下产生局部凝聚从而相互作用能增加来解释.在前期研究的基础上，给出金属基底表面生长出的纳米颗粒为椭球状颗粒的理论计算结果.基于均匀外电场中金属纳米椭球颗粒按一定对称性排列的表面结构模型，用经典电磁学理论计算了纳米椭球颗粒表面附近的局域电场.在此基础上，将吸附的CO分子等效为偶极子，在考虑了偶极子与局域电场、偶极子之间以及偶极子与金属基底三种相互作用的情况下，用Monte-Carlo方法进行数值模拟，最后给出纳
2009, 58 (2): 1205-1211.
doi:10.7498/aps.58.1205
摘要 +
空间辐射环境中，聚合物介质的深层充放电效应是威胁航天器安全的重要因素之一.文中在Chudleigh和von Berlepsch所发展的电位衰减模型基础上引入传输电流项，考虑了电子入射引起的感应电导率和感应电场的影响，提出了新的分析研究介质材料深层充电规律和特征的模型.通过该模型，分析了不同辐射条件下介质的表面电位、内部电荷与电场分布的变化，并设计实验及援引其他实验数据对模型分析结果进行验证.分析和实验结果表明，聚合物介质在深层充电过程中的平衡电位随着入射电子束流强度和介质电阻率的增加而增大，决定深层充电平
2009, 58 (2): 1212-1218.
doi:10.7498/aps.58.1212
摘要 +
以Bi2Te3/PbTe超晶格薄膜为例，分析电子在Bi2Te3量子阱中的输运过程，综合了薄膜的经典散射效应和理想量子效应，并以此混合效应为基础，在PbTe障碍层厚度一定时，模拟计算了两种混合效应中量子效应占不同比例时，Bi2Te3/PbTe超晶格热电优值的变化.在镜面反射占混合效应的0.3时，得到的热电优值与当前报道的量子阱超晶格的实验值接近.
2009, 58 (2): 1219-1223.
doi:10.7498/aps.58.1219
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研制了耐压达32 kV，通态峰值电流达3.7 kA的高压超大电流半绝缘GaAs光电导开关.分析了光电导开关在强场下的击穿机理，指出对于间接能带间隙光导材料(如Si)制作的光电导开关，开关的击穿电压主要由陷阱填充限制电导模型决定.而对于直接能带间隙光导材料(如GaAs,InP等)制作的光电导开关，开关击穿主要是由开关体负阻效应在开关阳极产生的空间电荷累积所导致的开关阳极电场剧增引起的.基于转移电子效应对GaAs光电导开关击穿电压进行了理论计算，计算结果与实验相一致.
2009, 58 (2): 1224-1228.
doi:10.7498/aps.58.1224
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利用聚合物的不同溶解性，研究用旋涂方法制备双层高分子白光二极管(WPLED)，采用器件结构为：ITO/PEDOT(50nm)/PVK:PFO-BT: PFO-DBT(40nm)/PFO(40nm)/Ba(4nm) /Al(120nm)，当相对比例为PVK: PFO-BT:PFO-DBT=1∶4%：3%时，得到标准白光，最大电流效率为2.4 cd/A，最大亮度为3215 cd/m2，色坐标为(0.33,0.34).用水溶性的聚电介质层修饰阴极界面，器件效率可以进一步提高到5.28 cd
2009, 58 (2): 1229-1236.
doi:10.7498/aps.58.1229
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研究了锶空位对La0.7Sr0.3-xxCoO3 (0≤x≤0.2)多晶钴氧化物结构、磁性和输运性质的影响.结果表明：随着锶空位浓度x的增大，A位阳离子无序度增大，导致铁磁双交换作用减弱及反铁磁超交换作用增强，两者相互竞争，出现团簇自旋玻璃态；空位浓度超过10%后，Co—O键长迅速减小，导致晶体场劈裂能加大，大部分三价钴离子以低自旋态出现，系统基态为类超顺磁态，
2009, 58 (2): 1237-1241.
doi:10.7498/aps.58.1237
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利用共沉淀法并在5vol.%H2/Ar气流中于300 ℃退火3 h，制备了Zn1-xCoxO稀磁半导体. 扫描电子微探针分析表明，对Co的名义组分分别为0.05，0.10，0.15的样品，其实际组分分别为x＝0.054， 0.100和0.159. X射线衍射表明, 主相为纤锌矿结构, x=0.100和 0.159的样品中含有CoO杂相. X射线光电子谱显示出Co有３种状态: 替代进入Z
2009, 58 (2): 1242-1245.
doi:10.7498/aps.58.1242
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采用直流偏场整形的方法，研究了面内场对石榴石磁泡薄膜中三类硬磁畴的影响.得到面内场作用下三类硬磁畴畴壁中垂直布洛赫线(VBL)是逐步解体的，而且三类硬磁畴具有相同的临界面内场范围［H1ip,H2ip］，其中H1ip是硬磁畴中VBL开始丢失时的临界面内场，H2ip是VBL完全丢失
2009, 58 (2): 1246-1251.
doi:10.7498/aps.58.1246
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采用sol-gel法在Pt/TiO2/SiO2/p-Si(100)衬底上制备了Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)铁电薄膜，研究了在750 ℃时不同退火气压(pO2:10-4—3 atm)对薄膜微观结构和电学性能的影响.XRD和拉曼光谱结果表明在10-4和3 atm氧气压下退火
2009, 58 (2): 1252-1256.
doi:10.7498/aps.58.1252
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利用325nm紫外光激发，对不同组分的InxGa1-xN薄膜的喇曼散射谱进行了研究.在光子能量大于带隙的情况下，观察到显著增强的二阶A1(LO)声子散射峰.二阶LO声子峰都从一阶LO声子的二倍处向高能方向移动，移动量随样品In组分的增加而增大，认为是带内Frhlich相互作用决定的多共振效应引起的.分析了一阶LO声子散射频率和峰型与In组分的关系.在喇曼谱中观察到样品存在相分离现象，并与X射线衍射的实验结果进行
2009, 58 (2): 1257-1260.
doi:10.7498/aps.58.1257
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采用高温固相法制备了LiBaBO3:Eu2+绿色发光材料.测量了Eu2+浓度为1mol%时样品的激发与发射光谱，其发射光谱为双峰宽谱，主峰分别为482和507nm，与理论计算值符合很好；监测482nm发射峰时，对应激发光谱的峰值为287和365nm，监测507nm发射峰时，对应的激发峰为365和405nm.研究了Eu2+浓度对材料发射光谱的影响，结果显示，随Eu2+浓度的增大，蓝、绿发射峰均发生了
2009, 58 (2): 1261-1268.
doi:10.7498/aps.58.1261
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研制了组分为TeO2-ZnO-Na2O(TZN)和TeO2-ZnO-La2O3(TZL)掺铒碲酸盐玻璃，测试了碲酸盐玻璃中Er3+离子4I13/2能级荧光特性.结果发现，在较高的Er3+离子掺杂浓度下，碲酸盐玻璃的荧光强度随着Er3+离子掺杂浓度的提高而减小.分析表明，对于除
2009, 58 (2): 1269-1275.
doi:10.7498/aps.58.1269
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制备了结构为 ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al的聚合物光电池器件，并在不同偏压下，分别测量了器件的光电流和暗电流随外加磁场的变化. 发现随外加磁场增加，光电流增强，暗电流减弱. 从聚合物光电池中光电流和暗电流的产生机制出发，对该现象进行了解释，认为外加磁场可以有效改变单重态极化子对和三重态极化子对之间的相对比例，进而使自由载流子浓度增加. 光生自由载流子浓度增加是光生电流增强的原因，而自由载流子与三重态激子的相互作用导致了暗电流减弱. 开路电压附近，光电流随磁场增加而增强可以近似
2009, 58 (2): 1276-1279.
doi:10.7498/aps.58.1276
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用化学气相沉积法制备了多壁碳纳米管，并将其溶解在甲苯溶液中.用波长为1064nm的皮秒脉冲激光测量该样品的透过率，发现了非常明显的光限幅特性.当入射光强较小时，透射光强度随入射光强度的增大而增大，输出与输入为线性关系；随着入射光强的增大，透射光强增长的速度明显变慢，并逐渐趋于饱和.当入射光强度较小时，样品的透过率接近100%；而当入射光强为8GW/cm2时，非线性透过率达到30%.根据三光子吸收理论计算，理论拟合与实验结果非常符合，说明多壁碳纳米管的三光子吸收产生了光限幅效应.实验测
2009, 58 (2): 1280-1286.
doi:10.7498/aps.58.1280
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对一种新型贮存式氧化物阴极及一种普通氧化物阴极进行了寿命实验，采用XPS分析技术对这两种阴极寿命中不同涂层深度的Ba浓度进行对比分析，结合新型贮存式阴极结构及贮存发射材料的性质对这种阴极的寿命机理进行了探讨.结果表明，新型贮存式氧化物阴极的寿命是普通氧化物阴极的7倍，同时发现新型贮存式氧化物阴极涂层深处保持稳定Ba浓度是其具有长寿命的关键.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2009, 58 (2): 1287-1292.
doi:10.7498/aps.58.1287
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采用化学气相沉积(CVD)技术，以高温高压(HTHP)合成的(100)金刚石和p型(100)Si为衬底制备了硫掺杂和硼-硫共掺杂金刚石薄膜，利用原子力显微镜(AFM)、扫描隧道显微镜(STM)及隧道电流谱(CITS)等手段分析同质和异质外延CVD掺杂金刚石薄膜的结构和性能.结果表明:异Si衬底上CVD金刚石的形核密度低，薄膜表面比较粗糙，粗糙度达到18.5nm；同质HTHP金刚石衬底上CVD金刚石薄膜晶粒尺寸约为10—50nm，表面平整，表面粗糙度为1.8nm.拉曼测试和电阻测量的结果显示，在HTHP金刚
2009, 58 (2): 1293-1297.
doi:10.7498/aps.58.1293
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采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备了不同腔室环境下的微晶硅薄膜.对单室沉积掺杂层p材料后遗留在腔室中的硼对本征微晶i材料电学特性和结构特性的影响进行了详细研究.测试结果表明：单室沉积p层后的硼降低了微晶i层材料的暗电导，增加了材料的光敏性；由于硼对i层污染程度的不同，使得材料的激活能发生了变化；腔室中残余的硼也导致微晶硅薄膜的结晶状况恶化，同时弱化了材料的(220)择优取向.而在较高功率和较强氢稀释下制备的晶化率较高，(220)晶向明显择优的材料受硼污染影响相对减小.
2009, 58 (2): 1298-1304.
doi:10.7498/aps.58.1298
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采用固相法和真空烧结技术制备了5at%Yb3+，2at％Er3+:YAG透明陶瓷.在1760 ℃真空烧结30 h后, 陶瓷样品具有较高透过率.SEM观察表明制备的透明陶瓷在晶粒和晶界处无气孔、第二相的存在.样品的吸收光谱和荧光光谱的测试结果表明: Yb3+在940nm波长处有具有较强的吸收系数.样品在1030nm波长的荧光寿命仅为0.274 ms，以及在1.5μm波段的荧光衰减寿命曲线中,初始的荧光强度呈上升趋势，这些表明了Yb,Er:YA
2009, 58 (2): 1305-1309.
doi:10.7498/aps.58.1305
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采用同位素H216O/H218O接续氧化同位素示踪方法，研究了单晶硅在1100 ℃水汽中氧化的微观传质机制.在H216O，H218O分别氧化和H216O/H218O接续氧化处理后，研究氧化产物形态和结构.并用二次离子质谱仪(SIMS)研究了同位素
2009, 58 (2): 1310-1315.
doi:10.7498/aps.58.1310
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利用X光电子能谱(XPS)对Mn在PbTe(111)表面上沉积生长的界面性质进行了研究.研究表明Mn的沉积使衬底发生了原子尺度上的突变及金属/半导体界面的形成.从X光电子能谱的芯态能级峰来看，随着Mn膜的沉积Pb 4f峰的低结合能端出现了金属Pb的特征新峰,而Te 3d峰的高结合能端却出现了MnTe特征新峰.且随着Mn膜厚度的增加这些新峰变得越来越明显，当Mn膜厚度超过7 ML(monolayer)(即超过Pb,Te的探测深度)时，衬底信号峰完全消失，只剩下金属Pb和MnTe的芯态能级峰.Mn膜厚度继续增
2009, 58 (2): 1316-1320.
doi:10.7498/aps.58.1316
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利用编制的快中子照相数值模拟程序(FNRSC)模拟计算了入射中子能量为14 MeV时，厚度5—300 mm闪烁体内次级中子对快中子图像质量的影响，结果表明闪烁体厚度dd>50 mm时，次级中子对图像的影响趋于饱和.将文献中利用蒙特卡罗中子-光子输运程序(MCNP)计算的次级中子对图像影响和文中计算结果进行了对比，给出了二者存在差异的主要原因：次级中子分布对入射中子空间分布的强烈依赖性；能量沉积和荧光输出这两种计算方法对
2009, 58 (2): 1321-1325.
doi:10.7498/aps.58.1321
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通过采用时间分辨荧光光谱技术测量了一种卟啉侧链聚合物薄膜：卟啉丙烯酸酯—苯乙烯共聚物poly［porphyrin acrylate-styrene］ (P［(por)A-S］)在高激发密度下的瞬态荧光特性.实验发现，P［(por)A-S］样品的荧光衰减随聚合物分子浓度的增大而加快.利用Frster机制的双分子猝灭理论对其浓度猝灭的原因进行了分析，理论结果与实验结果符合较好.研究表明，在高激发密度的情况下，Frster机制的双分子作用是加快卟啉侧链聚合物初始荧光衰减和降低其发光效率的主要因素.
2009, 58 (2): 1326-1331.
doi:10.7498/aps.58.1326
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以二奈嵌苯分子吸附在TiO2表面所组成的异质结构为例，介绍了在飞秒激光作用下由染料分子和半导体组成的异质结构中从分子基态到半导体导带的超快电子传输过程，在理论上分析了分子内部传输和直接电子传输过程对线性吸收谱的贡献.与分子内部传输过程项相比较分析了电子的超快直接传输在不同的分子及半导体结构下对线性吸收谱的影响.
2009, 58 (2): 1332-1337.
doi:10.7498/aps.58.1332
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以染料分子通过桥分子吸附在半导体表面所组成的异质结为研究对象， 用一维约化振动模型研究了异质结中桥分子电子转移的飞秒激光优化控制过程，分别对单个桥分子和两个并列桥分子连接的异质结系统的电子传输及飞秒激光控制做了仔细的计算和讨论，理论上分析了桥分子的存在对异质结中超快电子转移路径的影响.
2009, 58 (2): 1338-1343.
doi:10.7498/aps.58.1338
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采用强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)研究了染料敏化太阳电池(DSC)内部电子传输和背反应动力学特性.在纳米TiO2薄膜厚度相同的情况下，借助于IMPS/IMVS测量了由3种不同TiO2颗粒尺寸大小薄膜制备出DSC的电荷传输特征参数值.IMPS/IMVS理论模型拟合实验测量数据的结果表明：在不同入射光强下，随着颗粒尺寸的增大，电子扩散系数(Dn)增大，而电子寿命(τn
2009, 58 (2): 1344-1347.
doi:10.7498/aps.58.1344
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采用PR650光谱光度计对高速沉积微晶硅薄膜的生长过程进行了在线监测研究，并对所对应的材料进行了Raman谱和红外吸收谱(FTIR)的测试.结果表明：能反映材料晶化程度的I［SiH*］/I［Hβ*］比值在沉积时间为100 s之内有下降的趋势，且反应气体总流量Tfl越小下降趋势越明显，这与拉曼散射光谱对材料的结构测试结果一致；沉积5 min时I
2009, 58 (2): 1348-1352.
doi:10.7498/aps.58.1348
摘要 +
提出了分频段相位随机化替代数据方法，与噪声滴定法相结合，观察了不同频率成分对心搏混沌的影响.结果显示心率变异性高频成分相位随机化的替代数据使混沌强度显著降低，提示谱分析的频率成分中蕴含着信号的非线性特性.提出的方法能有效分析不同频率成分对非线性的贡献，该法不仅适用于心率变异性还适用于其他确定性信号的特性分析.
地球物理学、天文学和天体物理学
2009, 58 (2): 1353-1357.
doi:10.7498/aps.58.1353
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当太阳入射角度和观测角都趋向于水平时，由平面平行大气辐射传输方程计算得到的大气顶的反射辐射值不唯一，其值依赖于太阳和观测角的趋近于水平方向的路径曲线，即从数学角度称为出现极限的不唯一或极限不连续.事实上这违背了辐射场物理原理，这种不连续是由于常规算法中忽略了大气辐射传输中一个隐含的物理原理而导出的.在极限条件下必须引入满足Snell光学定律的界面边界条件，否则会导致错误的结论.
2009, 58 (2): 1358-1363.
doi:10.7498/aps.58.1358
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提出了基于量子遗传算法的认知无线电频谱分配算法，通过仿真比较了本文算法与颜色敏感图论着色频谱分配算法的性能.结果表明基于量子遗传算法的频谱分配算法性能明显优于颜色敏感图论着色算法，它能更好地实现网络效益最大化；当用户数和频带数较少时，量子遗传算法在进化代数很少时就能找到理想最优解，而颜色敏感图论着色算法所得到的解与理想最优解偏差较大.
前沿领域综述
2009, 58 (2): 1364-1370.
doi:10.7498/aps.58.1364
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立方氮化硼(cBN)作为一种在自然界中并不存在的人造材料具有优异的理化特性. 在超硬刀具、高温电子器件和光学保护膜等领域有着广泛的应用前景，已经成为材料科学的研究热点之一. 但是气相生长高质量cBN薄膜仍然还有许多难点需要攻克. 在综述近几年cBN薄膜研究所取得的一些突破性进展后，结合研究现状提出今后可能的主要研究方向.