Vol. 58, No. 6 (2009)
2009年03月20日
总论
2009, 58 (6): 3597-3602.
doi:10.7498/aps.58.3597
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现实世界中的许多系统都可以用复杂网络来描述，电力系统是人类创造的最为复杂的网络系统之一.当前经典的网络模型与实际电力网络存在较大差异.从电力网络本身的演化机理入手，提出并研究了一种可以模拟电力网络演化规律的新型局域世界网络演化模型.理论分析表明该模型的度分布具有幂尾特性，且幂律指数在3—∞之间可调.最后通过对中国北方电网和美国西部电网的仿真以及和无标度网络、随机网络的对比，验证了该模型可以很好地反映电力网络的演化规律，并且进一步证实了电力网络既不是无标度网络，也不是完全的随机网络.
2009, 58 (6): 3603-3610.
doi:10.7498/aps.58.3603
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提出了一种基于工艺参数扰动的随机点匹配时延评估算法.该算法通过Cholesky分解将具有强相关性的工艺随机扰动转化为独立随机变量，并结合随机点匹配方法和多项式混沌理论对耦合随机互连线模型进行时延分析.最后，利用数值计算方法给出互连时延的有限维表达式.仿真实验结果表明，该算法与HSPICE仿真时延的相对误差不超过2%，且相比于HSPICE显著降低了电路模拟时间.
2009, 58 (6): 3611-3616.
doi:10.7498/aps.58.3611
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根据变系数modified Korteweg-de Vries（VCmKdV）方程与常系数KdV-mKdV方程的非线性项、色散项的相似性，对解已知的KdV-mKdV方程做适当变换，并将它的解移植到解未知的VCmKdV方程，由此构造出两个不同方程解之间的移植关系.利用这种解的移植方法，求得了由两层流体模型经演化获得的含有源（或汇）耦合VCmKdV系统新的精确解和类孤波解.对Bcklund变换与解的移植法进行了比较，分析了源和汇对波幅的影响.
2009, 58 (6): 3617-3619.
doi:10.7498/aps.58.3617
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研究Lagrange系统的Mei对称性直接导致的一种守恒量. 给出系统的Mei对称性的定义和判据方程， 得到系统Mei对称性直接导致的一种守恒量的条件和形式，并举例说明结果的应用.
2009, 58 (6): 3620-3624.
doi:10.7498/aps.58.3620
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研究了加速度线性相关的Lagrange函数，在加速度项系数对称的条件下，Lagrange方程保持为二阶微分方程；给出了从运动方程构造加速度相关的Lagrange函数的方法；研究同一系统的加速度相关和加速度无关的Lagrange函数之间的关系.举例说明结果的应用.
2009, 58 (6): 3625-3631.
doi:10.7498/aps.58.3625
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研究离散差分Hamilton系统的Lie对称性与Noether守恒量. 根据扩展的时间离散力学变分原理构建Hamilton系统的差分动力学方程.定义离散系统运动差分方程在无限小变换群下的不变性为Lie对称性, 导出由Lie对称性得到系统离散Noether守恒量的判据. 举例说明结果的应用.
2009, 58 (6): 3632-3636.
doi:10.7498/aps.58.3632
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研究一类非线性色散广义DGH方程的新型奇异孤立波及其Painlevé可积性.利用Painlevé分析发现当对流项强度m=2时广义DGH方程是可积的，这是一个新的可积方程.通过构造新的变量代换以及auto-Backlund变换获得该方程丰富的奇异孤立波解，如紧孤立波（compacton）、尖峰孤立波（peakon）、新型带尖点的双孤立波和带爆破点的双孤立波等.
编辑推荐
2009, 58 (6): 3637-3654.
doi:10.7498/aps.58.3637
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对于等深水中的非旋转性重力驻波流场，本文用Euler与Lagrange两种方法求得其至三阶的解，根据同一粒流体质点在相同时间与位置处其流速值为唯一与质量守恒及在自由表面水位的Euler形式解与Lagrange形式解相同等特性，来推导其间互可转换.由一系列连续的Taylor级数展开，在考虑波动场中各流体质点的运动轨迹与运动周期条件下，将已知的Euler解转换成完全未知的Lagrange形式解.接着再将所得的Lagrange解转换成对应的Euler形式，均可得到完全相同的结果.由此可得知，在考虑波动场各流体质
2009, 58 (6): 3655-3657.
doi:10.7498/aps.58.3655
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考虑二维均匀流的作用,寻找到有限水深线性表面张力-重力短峰波系统的解析解.进而从中发现广义Doppler频移关系和广义色散关系.而且,广义本征频率直接与均匀流相关,具有对偶值,富于变化性.
2009, 58 (6): 3658-3664.
doi:10.7498/aps.58.3658
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用时域有限差分算法（FDTD）分析了有限厚度金属狭缝对太赫兹（THz）脉冲进行时空整形的效应和特性.分析表明：这种基于衍射方法的准光学技术手段对横向磁场（TM）模式THz脉冲有很好的整形和滤波作用，而对横向电场（TE）模式THz脉冲几乎没有整形和滤波作用，并运用平面光波导理论对所获得的数据模拟结果进行了定性说明.这些分析结果可在相关实验中予以考虑和采用.
2009, 58 (6): 3665-3669.
doi:10.7498/aps.58.3665
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借助湮没算符的本征值方程及其本征态的完备性，证明了纠缠态的完备性．在此基础上，利用纠缠态所满足的本征值方程，得到了非对称纠缠态投影算符的积分．
2009, 58 (6): 3670-3678.
doi:10.7498/aps.58.3670
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提出了一种处理玻色-爱因斯坦凝聚啁啾孤子动力学的拓展变分方法，深入研究了玻色-爱因斯坦凝聚孤子在周期势与抛物势联合作用下的动力学演化，利用拓展变分法给出了解析处理，并和基于分步傅里叶变换的直接数值法进行比较，发现这种拓展变分方法能够充分揭示上述外势场中的玻色-爱因斯坦凝聚啁啾孤子的动力学行为和特征．同时给出了能支持多稳定晶格囚禁玻色-爱因斯坦凝聚啁啾孤子的周期势与抛物势强度比值的临界值和一种通过控制外势场可有选择地移动玻色-爱因斯坦凝聚啁啾孤子的操控方法，这为玻色-爱因斯坦凝聚的实验和应用研究提供了理论参
2009, 58 (6): 3679-3684.
doi:10.7498/aps.58.3679
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在周期性脉冲撞击的两分量玻色－爱因斯坦凝聚系统中研究了自旋压缩动力学性质，结果表明：原子自旋压缩动力学能够揭示相空间的混沌和规则结构，即当初始相干态处在混沌区域时，自旋压缩在很短时间后消失，而当初始相干态处在规则区域时，自旋压缩则存在很长时间.特别是随着时间的演化，系统的平均自旋方向的分布和摆动也与初态所处的空间结构有着密切的联系.最后，研究了相空间的整体自旋压缩动力学，得到了一种较好的量子-经典对应.
2009, 58 (6): 3685-3691.
doi:10.7498/aps.58.3685
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量子通信是一个量子密钥分发过程，目前采用的通信技术严重制约了量子密钥分发的比特率.将多输入多输出（MIMO）技术应用于量子通信系统，提高量子密钥分发的比特率,促进量子通信向高速大容量发展.然而，量子场本身不可避免地存在量子噪声约束容量的增长，限制了可利用空间资源，即空间自由度.文中采用光子场的量子化和满足Schrdinger方程条件的电磁场波动方程推导出MIMO量子信道的空间自由度上限，为开发稳健的MIMO量子通信空时处理算法和优化设计高性能MIMO量子通信系统提供理论基础和技术支持.
2009, 58 (6): 3692-3698.
doi:10.7498/aps.58.3692
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本文研究了量子噪声对分别以Einstein-Podolsky-Rosen （EPR）态和两体部分纠缠态作为量子信道来远程制备单比特态的量子过程的影响. 通过求解Lindblad形式的主方程，得到量子信道随时间的演化，采用迹距离来度量不同噪声情况下输出态与初态的接近程度. 研究表明，作用在z方向的噪声对远程态制备的影响最弱，而同时作用在x,y,z方向的噪声对远程态制备的影响最强.
2009, 58 (6): 3699-3706.
doi:10.7498/aps.58.3699
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推导了光束在Kerr介质、屏蔽介质及光伏介质的一维光子晶格中演化的二能级形式，给出了光束在这三种光折变介质中传播时二能级系统的经典哈密顿形式.以屏蔽介质为例，做出了空间相图，当非线性参数变化时，空间相图的拓扑改变.给出了空间相图的拓扑发生改变时，非线性参数的临界值.数值研究了非线性Landau-Zener（LZ）隧穿，得到非线性参数与LZ隧穿率的关系，发现非线性参数大于0时增强了隧穿，而非线性参数小于0时抑制了隧穿.
2009, 58 (6): 3707-3713.
doi:10.7498/aps.58.3707
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为了研究人群中的一些基本的社会关系结构，如家庭、室友、同事等，对传染病传播过程的影响机制，本文建立了一个具有局部结构的增长无标度网络模型.研究表明，局部结构的引入使得该网络模型能够同时再现社会网络的两个重要特征：节点度分布的不均匀性以及节点度之间的相关性.首先，该网络的节点度和局部结构度均服从幂律分布，且度分布指数依赖于局部结构的大小.此外，局部结构的存在还导致网络节点度之间具有正相关特性，而这种正相关正是社会网络所特有的一个重要特性.接着，通过理论分析和数值模拟，我们进一步研究了该网络结构对易感者-感染
2009, 58 (6): 3714-3721.
doi:10.7498/aps.58.3714
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相继故障普遍存在现实的网络系统中，为了更好地探讨复杂网络抵制相继故障的全局鲁棒性，采用网络中节点j上的初始负荷为Lj=kαj（kj为节点j的度）的形式，并基于崩溃节点上负荷的局域择优重新分配的原则，提出了一个新的相继故障模型.依据新的度量网络鲁棒性的指标，探讨了4种典型复杂网络上的相继故障现象.数值模拟表明，
2009, 58 (6): 3722-3728.
doi:10.7498/aps.58.3722
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探讨了非周期力（有界噪声或混沌驱动力）在非线性动力系统混沌控制中的影响.以一类典型的含有五次非线性项的Duffing-van der Pol系统为范例，通过对系统的轨道、最大Lyapunov指数、功率谱幅值及Poincar截面的分析，发现适当幅值的有界噪声或混沌信号，一方面可以消除系统对初始条件的敏感依赖性，抑制系统的混沌行为，将系统的混沌吸引子转化为奇怪非混沌吸引子；另一方面也可以诱导系统的混沌行为，将系统的周期吸引子转化为混沌吸引子.从而揭示了非周期力在混沌控制中的双重功效：抑制混沌和诱导混沌.
2009, 58 (6): 3729-3733.
doi:10.7498/aps.58.3729
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利用引导混沌轨道的基本原理，将模拟鸟群寻食过程的粒子群算法用于混沌控制，提出了基于粒子群算法引导混沌轨道的新方法，在此基础上利用混沌参数小扰动控制方法（OGY方法），把混沌系统稳定到不动点.以Hnon混沌系统为例，仿真表明此方法实现混沌控制有良好效果.
2009, 58 (6): 3734-3741.
doi:10.7498/aps.58.3734
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构造超混沌系统在目前并非难事，在Chua系统基础上构造具有多涡卷拓扑结构的吸引子也有很多系统方法，但较少有文献讨论基于Lorenz系统族的拥有多翼结构吸引子的光滑混沌系统，而同时具备超混沌特性和多翼拓扑结构吸引子的光滑混沌系统则更少报道.在现有超混沌系统的基础上，分析其共性，并利用坐标变化方法将其转为具有四个翼的超混沌吸引子.该方法在保留了系统原有超混沌特性的基础上，增加了吸引子的拓扑结构复杂性，使之更适合保密通信等领域的应用.
2009, 58 (6): 3742-3746.
doi:10.7498/aps.58.3742
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将最大Lyapunov指数预测引入到经验模式分解（EMD）的端点延拓中，提出用最大Lyapunov指数预测后的数据进行EMD分解的方法.该方法充分考虑了信号的内在特性，使端点处的延拓更加合理，从而使得三次样条曲线在端点处不会发生大的摆动.通过线性、非线性和实测信号的分析表明该方法能够有效地抑制端点效应.
2009, 58 (6): 3747-3752.
doi:10.7498/aps.58.3747
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针对分数阶混沌系统的投影同步问题，提出了一种基于主动滑模原理的控制器.基于分数阶线性系统的稳定性理论，分析了该方法的稳定性.分别以同结构分数阶Liu-Liu系统的投影同步和异结构分数阶Chen-Liu系统的投影同步为例进行了数值仿真，仿真结果验证了主动滑模控制方法在分数阶混沌系统投影同步中的有效性.
2009, 58 (6): 3753-3758.
doi:10.7498/aps.58.3753
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提出了一种带有约束矩阵的Hénon 混沌系统的广义预测控制快速算法，首先用带有遗忘因子的递推最小二乘参数辨识法来逼近混沌系统，然后该算法引入了一种约束矩阵，约束矩阵的引入避免了矩阵求逆的计算，占用内存小，计算速度快，并且具有较强的跟踪给定信号和抑制系统参数摄动和随机噪声的能力.仿真结果验证了该方法的有效性.
2009, 58 (6): 3759-3764.
doi:10.7498/aps.58.3759
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设计了一种统一形式的非线性状态反馈控制器，实现了一类五阶超混沌电路系统的状态变量与任意给定参考信号的追踪广义投影同步.通过取不同的比例因子和加速因子，可以快速获得与超混沌系统和多个不同维混沌系统之间的异结构广义投影同步、周期信号的广义投影同步，以及将五阶超混沌系统快速控制到周期态和期望的平衡点.数值仿真进一步表明了该方法的有效性.
2009, 58 (6): 3765-3771.
doi:10.7498/aps.58.3765
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针对两个双线性耦合的统一混沌系统，通过运用自适应方法实现它们的完全反同步.自适应控制器和耦合系数均由Lyapunov稳定性理论和最小值定理估计出来，这种方法并不需具体求出耦合系数范围，也无需事先知道耦合混沌系统的最大值，就能实现反同步.将这种方法应用到Chen-Chen混沌系统的双向耦合情况，数值仿真表明该方法的有效性和实用性.
2009, 58 (6): 3772-3779.
doi:10.7498/aps.58.3772
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被动行走模型只依赖重力可以在斜坡上形成自然的周期步态.当模型参数改变时，步态随之改变.应用胞映射方法与Newton-Raphson迭代结合来获取被动行走模型周期步态的不动点，消除了迭代方法在初值选取上的随机性，并获得了模型的吸引盆.通过对不同参数的模型的仿真，讨论了参数变化对步态的影响.结果表明，转动惯量增大会导致倍周期步态到混沌步态的产生，足半径减小和质心位置降低也会导致分岔的出现.
2009, 58 (6): 3780-3787.
doi:10.7498/aps.58.3780
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研究了不确定超混沌系统的自适应投影同步问题.基于Takagi-Sugeno（T-S）模糊模型，设计了一种自适应模糊控制器和参数更新规则.利用Lyapunov稳定性理论，证明了所提方案可以实现不确定超混沌系统的投影同步，并同时辨识出未知的系统参数.通过对超混沌Lorenz系统的数值仿真实验进一步验证了所提方案的有效性.
2009, 58 (6): 3788-3792.
doi:10.7498/aps.58.3788
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基于独占球的概念定义的瞬时混沌度和k步混沌强度是混沌轨道的稳定特征，应用独占球的概念定义了均匀度，它对均匀性的描述与人对均匀的理解非常符合.被含均匀度是一个过渡概念，它与均匀度非常相似，但有更好的数学性质，对于随机轨道，被含均匀度统计收敛于1/Vn（1）（Vn（1）是n维欧氏空间的单位球体积），而当轨道上的点充分多时，均匀度与被含均匀度近似相等.只要适当选择包含动力系统吸引盆的多
2009, 58 (6): 3793-3798.
doi:10.7498/aps.58.3793
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数值证实并分析了混沌激光通信与现行光通信的波分复用传输，对于100 GHz的信道间隔，混沌激光通信系统实现了传输速率为1 Gbit/s数字信号的保密传输，现行光通信系统实现了传输速率为2.5 Gbit/s数字信号的传输.研究表明，当现行光通信中脉冲光信号的峰值功率不超过17 dBm时，混沌激光通信可在传输距离80 km内实现并行传输.此外，当现行光通信中脉冲光信号的峰值功率为7 dBm时，系统接收到的信号质量受混沌激光通信的干扰很小，当光纤传输距离从80 km增加到160 km时，对应的眼图开启度从82%
2009, 58 (6): 3799-3805.
doi:10.7498/aps.58.3799
摘要 +
许多非线性动力系统都有某种对称性，在不同情形下可有不同的表现形式，但始终保持其对称的特点.不同对称形式间的转变导致对称破缺分岔或激变.关于非线性动力系统中相空间运动轨道的对称破缺分岔，已有大量研究工作，但绝大多数是指周期或拟周期相轨的对称破缺，偶尔提到对称系统中的混沌相轨也存在“对偶性”.最近，在简谐外激Duffing系统周期轨道对称破缺引发鞍-结分岔的研究中，得到了分岔后由Poincaré映射点间断流构成的图像，其中包括两个稳定周期结点、一个周期鞍点，及其稳定流形与不稳定流形，均较规则.本工作研究了正弦
2009, 58 (6): 3806-3811.
doi:10.7498/aps.58.3806
摘要 +
利用有序算符乘积内的积分技术（IWOP），建立了一种称之为相干纠缠态的两粒子体系的新表象，研究了这种新表象的性质，从理论上探讨了这种相干纠缠态的产生方法.结果表明：本文建立的这种p1-p2与a1+a2的共同本征态|p,β〉，既具有相干态的特性，又体现了纠缠态的特征，具有超完备性,完全可以作为一个表象使用. 物理上可以用光分束器来实现|<
2009, 58 (6): 3812-3820.
doi:10.7498/aps.58.3812
摘要 +
采用共沉淀法制备了Er3+掺杂和Er3+/Yb3+共掺杂LaF3超微材料，所制备的样品的颗粒呈球形，尺寸为250nm左右.计算得到Er3+单掺杂样品中对应着4S3/2和4F9/2能级的发光量子效率分别为67.0%和71.9%.研究发现，随着Yb3+离子浓度的增加
2009, 58 (6): 3821-3826.
doi:10.7498/aps.58.3821
摘要 +
利用可调谐激光光谱技术并结合二次谐波检测的波长调制方法对气体浓度进行检测，大大提高了检测灵敏度.然而光的传输和电路自身延时都会产生未知的相位延时，含有气体浓度信息的被测信号和二倍频参考信号的相位差变化严重影响二次谐波信号测量结果.本文设计出一种4路乘法锁相解调电路，设计中分别用正弦信号和余弦信号对被测信号进行解调，经积分电路后得到两路分别与相位差的正弦值和余弦值相关的解调信号.将两路解调信号平方，再通过加法器相加后消除相位差，得到完全与相位差无关的幅值信号.实验证明当被测信号相位在0°—90°变化时，解调
原子和分子物理学
2009, 58 (6): 3827-3832.
doi:10.7498/aps.58.3827
摘要 +
用公认精确度较高的密耦近似方法计算了不同能量下惰性气体原子3He（4He，5He）与H2分子替代碰撞体系的00-20，00-22，00-24，00-26第二振动激发分波截面.通过分析3He（4He，5He）-H2碰撞体系第二振动激发分波截面的差异，总结出3He（4He，5
2009, 58 (6): 3833-3838.
doi:10.7498/aps.58.3833
摘要 +
报道了在兰州重离子加速器国家实验室电子回旋共振离子源原子物理实验平台上，在室温（293.15K）条件下，用固定剂量（4.3×1011/cm2）的高电荷态40Ar12+离子，辐照沉积在厚度为300nm的金膜表面上、平均直径约为35.3nm的Au纳米颗粒，使其大小发生改变的实验结果.实验中，通过改变入射离子的引出电压，选择不同的能量，利用原子力显微镜（AFM）对辐照前后颗粒的形态和大小进行表征，系统地研究了辐照后Au纳米颗
唯象论的经典领域
2009, 58 (6): 3839-3843.
doi:10.7498/aps.58.3839
摘要 +
利用等效源观点, 把钢铁建造的舰船船体视为等效磁荷面分布, 建立了该分布与磁场传感器测量值之间应满足的第一类Fredholm积分方程, 然后利用广义逆矩阵对积分方程离散化后得到的线性方程组进行求解, 并以矩阵条件数来衡量方程组的病态程度, 最后利用求解得到的磁荷分布来预测舰船在空间中任意点上产生的磁场. 数值模拟表明该方法可以准确地识别磁性从而得到精确的磁场预测值. 最后利用一个船模实验验证了本方法.
2009, 58 (6): 3844-3847.
doi:10.7498/aps.58.3844
摘要 +
目前左手材料的负折射现象只发生在微波波段,通常把发生负折射现象的这个频率波段称为响应频段.由于左手材料的响应频段的频率很低，而常用的波源是太阳光或者是可见光，因此左手材料的应用受到极大的限制.如何使左手材料的响应频段从低频移到高频或者说从微波波段移到可见光波段是迫切需要解决的问题.在周期性结构的左手材料中影响响应频段的因素很多，例如周期性结构的单元形状、单元尺寸等等.文中通过改变周期性结构左手材料的单元尺寸实现了响应频段的移动，同时经实验和计算机模拟得到了单元尺寸和响应频段的关系即随着单元尺寸变小响应频段
2009, 58 (6): 3848-3857.
doi:10.7498/aps.58.3848
摘要 +
采用积分方程法对各向异性海底地层海洋可控源电磁（MCSEM）响应进行三维数值模拟.首先利用算子理论给出各向异性海底地层中的压缩积分方程，由于满足压缩映射条件，该积分方程在任意参数下总是迭代收敛的.然后为了提高计算效率，引入分区域多重网格准线性近似技术.通过具体算例验证了所述算法在计算精度与效率方面的有效性.最后利用该算法考察并分析了海底地层的各向异性对MCSEM三维响应特征的影响.
2009, 58 (6): 3858-3863.
doi:10.7498/aps.58.3858
摘要 +
研究了在各向异性外腔下微片Nd:YAG激光器调频回馈特性.作为对比,首先给出了在各向同性外腔下调频回馈结果,激光器输出功率的半波条纹数正比于外、内腔长度之比.在回馈外腔中内置一个四分之一波片,激光偏振态发生规律性跳变,每个纵模带宽内的偏振跳变次数正比于外、内腔长之比,相同外腔长下,回馈条纹再次倍频.进行了基于法布里-珀罗腔等效模型的理论分析,结果和实验相符合.此现象在精密测量领域有潜在应用.
2009, 58 (6): 3864-3869.
doi:10.7498/aps.58.3864
摘要 +
尽管非球形下一些特殊形状颗粒的单散射已被得到，球形多颗粒系（颗粒群）的多重散射也被研究，但至今仍未得到非球形颗粒群的多重散射.文中建立了一类椭圆截面非球形颗粒模型，求得其散射相位函数，借助于辐射传播方程，考虑形状及大小分布，得到了该类颗粒群的多重光散射.在两种特例情况下的结果能与已有的结果符合较好，说明了方法的可靠性.计算分析表明：非球形颗粒群的多重散射光强角分布要比球形颗粒平坦.椭圆截面颗粒的粒度或形状参数越大，多重散射光越集中于小的散射角；粒度分布或形状分布越宽，多重散射光强的角分布越平坦.随着光学厚
2009, 58 (6): 3870-3876.
doi:10.7498/aps.58.3870
摘要 +
研究了激光束在分数自成像平面波导中的传输特性，提出了利用分数自成像平面波导进行光束组束的技术方案，讨论了激光束之间相位失配对光束组束的影响，并对两个输出平均功率为300W的板条激光器的光束组束进行了数值实验模拟.结果表明，分数自成像平面波导的光束组束可以有效地改善多个激光器组束后的光束质量因子M2，从而提高激光输出的亮度；而且这种组束方法对激光束之间相位失配的敏感度明显降低.
2009, 58 (6): 3877-3886.
doi:10.7498/aps.58.3877
摘要 +
论述了基于单Wollaston棱镜的偏振干涉成像光谱仪的基本原理；采用波法线追迹方法，对光以4种不同入射方式经过偏振干涉成像光谱仪中单Wollaston棱镜的精确光程差、分束角及干涉条纹定位面进行了计算，并给出它们与棱镜楔角、入射角及入射位置之间的理论公式；采用计算机模拟对光程差、分束角及条纹定位面的精确值和近似值进行分析与比较，结果表明精确值和近似值之间存在较大差异；当棱镜楔角、入射角及入射位置增大时，精确值和近似值之间的偏离量随之增大；利用得到的精确值分析了条纹定位面的偏离量及其对傅里叶透镜成像的影响
2009, 58 (6): 3887-3896.
doi:10.7498/aps.58.3887
摘要 +
用CCD记录散斑场和参考光的干涉图样, 利用傅里叶变换法实现了散斑场复振幅以及相位分布的实验提取, 在复振幅实部零值线和虚部零值线切点处出现一种新的相位奇点, 与两条零值线交点处的传统相位奇点周围单调螺旋变化的相位分布不同, 绕切点一周的相位具有先增大后减小几乎呈对称性分布的特性, 为了解释这种新的相位奇点，提出了准孪生相位涡旋的概念. 在理论研究散斑场强度的纵向自相关函数的基础上, 实验观察散斑场相位涡旋的传播, 发现在光强纵向相关长度范围内的不同传播距离处的观察面上, 复振幅实部和虚部随机变化而涡旋的
2009, 58 (6): 3897-3902.
doi:10.7498/aps.58.3897
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对掺钕双包层光纤放大器中抽运光和信号光沿光纤传播的功率分布进行了数值模拟，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，对种子注入主振荡光纤放大器进行了理论分析和实验研究.利用实验室自制的皮秒锁模激光器为种子源，注入1064nm皮秒锁模脉冲，获得了稳定的放大脉冲.小信号时的放大倍数为300（增益为25dB），获得了平均功率5W的皮秒脉冲.同时利用TDS5104型示波器探测信号光放大前后的波形，并用光谱分析仪得到输出脉冲激光的光谱图.
2009, 58 (6): 3903-3908.
doi:10.7498/aps.58.3903
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建立了计入光波在非线性晶体中走离和相位失配情况下的光泵面发射激光器腔内倍频的速率方程理论模型，采用循环数值逼近的方法对该速率方程进行求解.以BBO，LBO，PPLN等非线性晶体为例，研究了晶体长度以及抽运功率等因素对倍频输出功率的影响，模拟结果与实验结果符合得较好.
2009, 58 (6): 3909-3914.
doi:10.7498/aps.58.3909
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根据速率方程，研究了二镜腔Nd:YAG双波长调Q激光的振荡机理.通过分析不同透过率下的竞争过程，研究了双波长激光振荡的特点.研究结果表明，在调Q过程中1319nm激光的调Q脉冲起振时间滞后于1064nm激光，并且其最终调Q脉冲来自调Q之后的第一个弛豫振荡尖峰，是该弛豫振荡抑制掉其他弛豫振荡后的结果.通过振荡机理分析，得到了双波长脉冲输出能量相当的透过率条件.
2009, 58 (6): 3915-3922.
doi:10.7498/aps.58.3915
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研究了用德拜公式对异常空心这类新型光束经过光阑透镜后的聚焦特性.结果表明，异常空心光束的形状一般不能保持传输不变性，但选择合适的截断参数和球差异常空心光束在一定位置可保持其初始光强分布近似不变.在焦区位相奇点会出现移动、产生和湮灭，并与截断参数、球差和光阑透镜半角有关.当无球差时，出现鞍点，奇点对的湮灭过程与鞍点对湮灭相伴发生，导致亚波长结构.用计算例对结果做了说明，并与文献中已有工作做了比较.
2009, 58 (6): 3923-3928.
doi:10.7498/aps.58.3923
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将石英光纤浸入低折射率的染料溶液中后构成圆柱形微腔.采用轴向光抽运消逝波激励激光增益的方式，使增益区域局限在圆柱形微腔回音壁模式的模场区域内，由此显著地提高了抽运效率，增加了沿光纤轴向的增益长度.在一根石英光纤的轴向分段填入浓度同为2×10-3mol/L的罗丹明6G和罗丹明B乙醇溶液，在567—576nm 和592—600nm的两个波长范围内同时获得回音壁模式的激光辐射；分段填入浓度为8×10-4和8×10-3mol/L的罗丹明B乙醇溶液，
2009, 58 (6): 3929-3933.
doi:10.7498/aps.58.3929
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提出了一种利用45°半透半反分束镜和角锥反射器实现两路光纤激光器的能量相互注入，从而获得相干合成激光输出的新方法，分析了其锁相原理.在实验上成功实现了两路独立振荡双包层光纤激光器的互注入锁相输出，在远场观察到了清晰稳定的干涉条纹（可见度约0.57），获得了超过10W的相干合成激光输出，功率合成效率约为76%.实验表明，这种互注入锁相方法可以在更高功率条件下运行，是光纤激光相干合成领域一种有前途的新技术.
2009, 58 (6): 3934-3942.
doi:10.7498/aps.58.3934
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以具有强双光子吸收特性的4,4′-二甲氨基二苯乙烯分子体系为研究对象，通过采用时域有限差分法和预估矫正法数值求解Maxwell-Bloch方程，模拟了飞秒脉冲在该分子介质中的传播过程，研究了含时电离对双光子吸收过程和光限幅行为的影响.研究结果表明，光电离使介质与光场的非线性相互作用减弱，同时自发辐射降低， 随着入射电场的增强，光电离对主脉冲演化有明显的影响.光电离使介质的光限幅失效行为减弱.随着光电离截面增加，光限幅的动力学窗口变宽，表明了光电离有利于增强介质的光限幅效应.在不同的传播距离处，脉冲传播呈现
2009, 58 (6): 3943-3948.
doi:10.7498/aps.58.3943
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分析了单模光纤中双宽带抽运的受激布里渊散射 （stimulated Brillouin scattering，SBS） 光速减慢效应.模拟了两高斯型宽带抽运光同时作用下的SBS增益谱和损耗谱，提出了一种获得均匀增益谱的方法.由于较强抽运光增益谱的中心频率与较弱抽运光损耗谱的中心频率相重合，通过调节较弱抽运光的功率和谱宽，能够部分地抵消掉较强增益谱的顶部从而构建出平坦的增益谱.研究了该平顶增益情形下信号脉冲畸变的性质.与单宽带抽运下脉冲畸变的对比表明，这种产生平顶增益谱的方法能有效地减小脉冲畸变.
2009, 58 (6): 3949-3954.
doi:10.7498/aps.58.3949
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采用传输线模型对高阻表面表面阻抗进行建模,准确计算垂直入射条件下高阻表面的反射相位.在垂直入射条件下，过孔的影响可以忽略，将高阻表面等效为具有容性的贴片阵与具有感性的介质层的并联，利用传输线原理求得高阻表面的反射系数，再得到其反射相位.计算了不同参数的高阻表面反射相位，传输线模型计算反射相位与数值方法计算结果符合较好.制作了不同参数的高阻表面并测量其反射相位，实验结果表明传输线模型计算反射相位结果与测量结果基本符合，证明了传输线模型的正确性.
2009, 58 (6): 3955-3960.
doi:10.7498/aps.58.3955
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三角晶格排列的光子晶体微腔中的偶极模式是简并的，通过改变其晶格的对称性可以消除模式简并.晶格的整体形变破坏了晶格对称性从而影响光场的分布，同时还改变了电磁场的偏振分布.晶格整体形变使得简并的偶极模式分离成x极和y极偶极模式.通过计算分析发现分离后的模式具有良好的偏振特性，从而为实现单偏振光子晶体激光器提供了一种很好的途径.文中针对光子晶体薄板结构的微腔，主要计算了偶极模中x极偶极模式在不同拉伸时以及不同填充因子情况下的Q值，并分别计算了x
2009, 58 (6): 3961-3965.
doi:10.7498/aps.58.3961
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基于双平行金属线结构，将金属线宽度增大，变为金属条，同时在金属条结构单元中部引入缺口，使中部变细.由于等离子体效应，该双平行金属条结构在一定频段等效介电常数为负；又由于单元结构中部较细，使得该结构在一定频率会发生强烈的磁谐振.通过模拟仿真研究发现这种结构在X波段可以实现ε和μ同时为负.出现双负（εμ<0）的频段会随着谐振频率的变化而变化.理论分析表明谐振频率与金属条宽度、缺口高度及中部宽度有关,仿真结果同分析一致.
2009, 58 (6): 3966-3970.
doi:10.7498/aps.58.3966
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描述了利用双光路自参考技术测量红外飞秒脉冲载波包络相移的方法，并通过建立的红外飞秒脉冲载波包络相移测量装置，实验测量了自主搭建的可调谐光学参量放大系统输出的红外飞秒激光脉冲的载波包络相移.对于1.6 μm的激光脉冲，测量得到在100 s内其相位抖动为115 mrad（rms）.实验结果表明双光路法具有易于调节、测量方便、应用性强等优点.
2009, 58 (6): 3971-3976.
doi:10.7498/aps.58.3971
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通过对密闭气体的前端、中端和后端不同位置进行加热处理，使密闭气体内部不同位置呈现温度梯度，对比了不同位置温度梯度对成丝及光谱展宽的影响.实验结果表明对气体不同位置加热都可以实现成丝状态的转变，但相对来讲最佳方案是加热中心位置位于焦点处，从而使温度梯度方案效果得到最大实现.同时，随着温度的增加光谱有逐渐变窄的趋势.
2009, 58 (6): 3977-3982.
doi:10.7498/aps.58.3977
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采用Rugate膜系理论，分别根据钛宝石和钕玻璃介质增益窄化的特点，合理选择补偿增益窄化的调制函数，优化设计出了分别用于补偿钛宝石系统和钕玻璃系统增益窄化效应的Rugate滤波器.由普通均匀多层膜的特征矩阵方法近似分析了设计出的Rugate滤波器的光谱响应，数值模拟了Rugate滤波器的光谱补偿效果.结果显示，能比较好的符合光谱补偿的要求，可以用作补偿增益窄化效应的光谱调制滤波器.
2009, 58 (6): 3983-3987.
doi:10.7498/aps.58.3983
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低角度效应的滤波器由高折射率的介质膜和金属膜交替的奇数层膜组成.这种滤波器使用于斜入射光和大光锥角照明时，不仅中心波长移动显著减少，而且特性仍能保持良好.理论和实验表明, 这种新型滤波器能突破现用滤波器对入射角和光锥角的限制.实现低角度效应的主要原理是高折射率材料的使用及其诱导透射的实现.
2009, 58 (6): 3988-3995.
doi:10.7498/aps.58.3988
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提出了一种新型的应用于光纤布拉格光栅传感器的波长移动探测方案.研究基于保偏光纤的光纤环镜结构并建立理论模型，分析其输入光波长和输出光功率分配特性并进行数值仿真和实验验证.结果证明该装置结构简单、稳定性好、检测精度高且可通过调整光纤环镜参数调节测量范围和精度.在大于１ nm解调范围内，波长平均解调精度小于1 pm.
2009, 58 (6): 3996-4001.
doi:10.7498/aps.58.3996
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理论及实验研究了超声增强脂质体与细胞的相互作用.实验制作了包裹荧光素的脂质体，利用1 MHz聚焦超声增强脂质体与乳癌细胞的相互作用，采用荧光显微镜观察与荧光素结合前后细胞的变化，流式细胞仪定量检测细胞中包含的荧光素.结果表明，在声压幅度为0.24 MPa超声作用40 s后，细胞吸收荧光素能力比对照组（无超声作用）有8.78％的提高.理论讨论了超声增强脂质体与细胞相互作用的可能物理机制，指出超声诱发的脂质体运动及脂质体的粒径变化是超声增强脂质体与细胞相互作用的原因.
2009, 58 (6): 4002-4010.
doi:10.7498/aps.58.4002
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采用能量变分法导出的控制微分方程的齐次解作为梁段的有限元位移模式，建立了考虑初曲率的弯曲、扭转、剪力滞耦合和畸变的半解析有限段模型.由直接刚度法导出了梁段单元的刚度矩阵；由功能原理获得单元荷载列阵，提出了一种能对工程中常用的多跨连续曲线箱梁剪力滞计算的有限段法.制作了一两跨连续曲线箱梁有机玻璃实验模型，分别进行了在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应实验研究.其结果与有限段法计算结果以及有限元法的计算值均符合良好，从而验证了有限段方法的正确性.
2009, 58 (6): 4011-4019.
doi:10.7498/aps.58.4011
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提出了一种计算反常波海面参数及色散关系的数值方法.将反常波海面看成变幅变频的波列，在各个具体时间、空间点用不同参数的延拓正弦波进行插值.在具体的时间、空间点处，根据海面及其一阶、二阶导数关系，求出相应的延拓正弦波各个参数.数值模拟出的振幅结果表明该方法有效，利用该方法计算的反常波海面参数进行海面重构的结果与原海面完全符合.比较非线性海面波数和角频率的关系式ω2/k与重力加速度g值，发现反常波海面的主要非线性色散区域不是位于反常波区域，而是位于
2009, 58 (6): 4020-4025.
doi:10.7498/aps.58.4020
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表面张力是影响空泡脉动及空蚀的一个重要因素.对五种不同表面张力液体中空泡脉动（膨胀和收缩）过程进行了研究,并将实验结果与基于空泡生长和溃灭理论的计算结果进行了对比.实验中，用激光作为测试光源，采用光偏转测试系统研究了不同表面张力液体中空泡泡壁运动规律及泡壁速度的变化.结果表明：表面张力对空泡膨胀过程起抑制作用，故液体表面张力愈大，空泡能达到的最大直径越小；表面张力对空泡的收缩过程则起加速作用，液体表面张力愈大，收缩越迅速，空泡泡壁运动速度越大，其所产生的瞬时溃灭压强越大，空化效果越好.
流体、等离子体和放电
2009, 58 (6): 4026-4033.
doi:10.7498/aps.58.4026
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采用粒子图像测速仪对介质阻挡放电等离子体在静止流场中诱导出的速度场、等离子体激励对平板附面层的改变进行了研究.实验结果表明，等离子体激励作用主要集中在近壁面附近；激励电压与诱导速度近似为线性关系，激励频率对诱导速度的影响不大.将等离子体流动控制原理初步归纳为撞击效应和热效应，并通过数值模拟的方法研究了热效应对等离子体激励诱导速度场的影响.数值模拟结果表明，在无来流的情况下等离子体热效应对流场的影响比较明显，使局部水平方向速度大小提高近30%.简要介绍了提高等离子体激励强度的方法.
2009, 58 (6): 4034-4040.
doi:10.7498/aps.58.4034
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通过改进的马赫-曾德尔干涉仪获得了高质量的Nd:YAG激光诱导大气等离子体干涉条纹图.利用快速傅里叶变换（FFT）分析法恢复了干涉图波面，通过Abel逆变换进行密度反演，重建了不同时刻激光等离子体电子密度的三维分布，并得到了激光等离子体膨胀速度与延迟时间的关系.结果显示，纳秒激光诱导大气击穿形成的等离子体具有等离子体通道结构，等离子体膨胀速度的迅速衰减，对等离子体通道的塌陷起到了促进作用，等离子体形状的离心率在大约48 ns时达到最大值，然后开始向圆形演变.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2009, 58 (6): 4041-4052.
doi:10.7498/aps.58.4041
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为了研究材料细观尺度的力学性能与失效行为,达到对材料微结构的“性能导向型”设计与性能预测的目的,通过程序设计结合有限元数值模拟的方法实现多元多相异质体材料微观组织结构的计算机仿真、材料微结构的细观力学计算与虚拟失效分析.以材料微观组织结构计算机仿真软件ProDesign构造的多晶体材料与多晶体基复合材料微结构的代表性体积单元为基础,基于对商业有限元软件ABAQUS的二次开发,实现对材料微结构细观力学的数值计算,并根据数值模拟结果预测微结构的材料性能,识别“材料结构弱点”,评估异质体材料微结构内微裂纹的启裂
2009, 58 (6): 4053-4058.
doi:10.7498/aps.58.4053
摘要 +
采用EAM势对6×6×6的Ni-15%Mo合金熔体进行Monte Carlo模拟，通过对不同温度下获得的NVT系统的平衡态统计分析得出Ni-15%Mo合金熔体在过冷态和过热态时的热物理性质.通过构造系统生成新表面，表面张力做功使系统能量发生改变，从而得到液态表面张力的模拟结果.Ni-15%Mo合金熔体的表面张力在1500—2000 K的温度范围内，随温度的变化规律为σ=1.918-1.130×10-3（T-Tm） N/m
2009, 58 (6): 4059-4065.
doi:10.7498/aps.58.4059
摘要 +
利用纳米压痕技术研究了{［（Fe0.6Co0.4）0.75B0.2Si0.05］0.96Nb0.04}96Cr4铁基块体非晶合金的室温蠕变行为及不同的加载速率对该块体非晶合金蠕变变形的影响.{［（Fe0.6Co0.4）0.75B0.2<
2009, 58 (6): 4066-4071.
doi:10.7498/aps.58.4066
摘要 +
采用密度泛函方法对铜原子在有限长（5，5）椅型单壁碳纳米管的吸附行为进行了研究.计算结果表明，铜原子吸附在管外壁要比吸附在管内壁能量上更为有利，在管外壁碳原子顶位吸附最佳，属于明显的化学吸附.且用前线轨道理论对其成键特性进行了分析，表明在顶位吸附时主要由铜原子的4s轨道电子与碳纳米管中耦合的σ-π键形成新的σ键.此外还对比计算了两种典型位置电子密度，发现顶位吸附的成键中有更大的电子云重叠.进一步表明在某些情况下铜碳原子可以成键.
2009, 58 (6): 4072-4079.
doi:10.7498/aps.58.4072
摘要 +
根据用原子力显微镜对在不同温度下晶化的Fe基非晶合金薄带三维介观结构的观察，结合X射线衍射、Mssbauer谱等前人已有的实验结果并在目前已有的理论研究基础上，对Fe基非晶合金薄带在不同温度下的晶化过程进行了系统的分析、研究，提出了两种Nb-B框架介观结构、团聚相和单位体积纳米晶粒平均数等新概念，建立了Fe基纳米晶合金的晶化机理假说，提出了描述Fe基非晶合金晶化过程的介观织构模型.这个模型能够演化成二相结构模型和三相互套结构模型，还可以合理地解释现有的实验结果以及500—600℃退火中Fe基纳米晶巨磁阻
2009, 58 (6): 4080-4084.
doi:10.7498/aps.58.4080
摘要 +
采用分子动力学方法结合嵌入原子多体势，对立方铂纳米粒子的热稳定性进行了模拟研究.计算结果表明，立方纳米粒子在升温过程中首先转变为由{111}和{100}面所构成的十四面体，然后再转变为球形，最后熔化为液态.通过计算立方铂钠米粒子的统计半径，发现形状转变温度在1250 K左右.尽管形状不同，立方纳米粒子和球形纳米粒子的熔点是相同的.
2009, 58 (6): 4085-4089.
doi:10.7498/aps.58.4085
摘要 +
有效的势函数是分子动力学模拟的关键. 引入了一种势函数，该势函数的特点是运用参数reff计算原子间的静电作用. 通过分子动力学方法模拟得到了BaTiO3晶体立方相、四方相结构的对关联函数和X射线衍射谱，计算得出了它们的晶格常数及弹性常数. 模拟结果与实验结果符合较好.该势函数可以有效地模拟BaTiO3晶体的热学和力学性能.
2009, 58 (6): 4090-4095.
doi:10.7498/aps.58.4090
摘要 +
基于氧化层空穴俘获和质子诱导界面陷阱电荷形成物理机制的分析，分别建立了MOS结构电离辐射诱导氧化层陷阱电荷密度、界面陷阱电荷密度与辐射剂量相关性的物理模型.由模型可以得到，在低剂量辐照条件下辐射诱导产生的两种陷阱电荷密度与辐射剂量成线性关系，在中到高辐射剂量下诱导陷阱电荷密度趋于饱和，模型可以很好地描述这两种陷阱电荷与辐射剂量之间的关系.最后讨论了低剂量辐照下，两种辐射诱导陷阱电荷密度之间的关系，认为低辐射剂量下两者存在线性关系，并用实验验证了理论模型的正确性.该模型为辐射环境下MOS器件辐射损伤提供了更
2009, 58 (6): 4096-4102.
doi:10.7498/aps.58.4096
摘要 +
提出了一个新的物理参量“Ｙ弹性常数”，并阐述了其物理含义.并将其应用于具有立方晶系结构的多晶体材料，推导了立方晶系结构的多晶体材料的Ｙ弹性常数，通过算例与具有立方晶系结构的多晶体材料的X射线弹性常数进行了比较.运用这个Ｙ弹性常数进一步推导出的多晶体材料整体的机械弹性常数的表达式与Krner的研究结果完全符合.
2009, 58 (6): 4103-4108.
doi:10.7498/aps.58.4103
摘要 +
用从头算方法优化计算了面心立方铝的电子结构和总能，得到了它在零温下的状态方程和弹性性质.将得到的总能与晶格体积拟合到Debye模型，获得了非平衡态下的Gibbs自由能与温度、压力之间的关系，在此基础上计算了相应的热状态方程，利用Burakovsky-Preston-Silbar （BPS） 熔化模型计算了铝的熔化曲线.所有的电子结构和总能计算都是基于局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）的平均得到的.计算得到的铝在高温、高压下的状态方程与一些热力学性质和熔化曲线同冲击波和静高压实验数据在225 G
2009, 58 (6): 4109-4116.
doi:10.7498/aps.58.4109
摘要 +
利用微波电子回旋共振等离子体增强非平衡磁控溅射法在不同N2流量下制备无氢SiNx薄膜.通过X光电子能谱、纳米硬度仪等表征技术，研究了不同N2流量下制备的SiNx薄膜的化学键结构、化学键含量、元素配比及各元素沿深度分布.研究结果表明，N2流量是影响SiNx薄膜化学键结构、元素配比、元素延深度分布等性质的主要因素.在N2
2009, 58 (6): 4117-4122.
doi:10.7498/aps.58.4117
摘要 +
采用射频磁控溅射的方法，在Si（100）基片上制备了纳米β-FeSi2/Si多层结构，利用X射线衍射、透射电子显微镜、光致发光光谱等表征技术，研究了β-FeSi2/Si多层结构的结构、成分和光致发光特性.研究结果表明：利用磁控溅射法得到的Fe/Si多层膜，室温下能够检测到β-FeSi2的1.53 μm处光致发光信号；未退火时多层膜是（非晶的FeSi2+β-FeSi2颗粒）/非晶Si结构，退火后则是
2009, 58 (6): 4123-4127.
doi:10.7498/aps.58.4123
摘要 +
采用VHF-PECVD技术高速沉积了不同生长阶段的微晶硅薄膜，通过椭圆偏振技术研究了生长过程中微晶硅薄膜表面粗糙度的演化.实验结果表明，沉积气压Pg=300 Pa时，β=0.81，其超出标度理论中β最大值为0.5范围，出现异常标度行为.这表明微晶硅薄膜高速生长中还存在其他粗糙化增加的因素，此粗糙化增加的因素与阴影作用有关.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2009, 58 (6): 4128-4131.
doi:10.7498/aps.58.4128
摘要 +
利用第一性原理研究了Ba0.5Sr0.5TiO3的能带结构和光学性质.结果表明，导带和价带都来源于钛原子3d轨道和氧原子2p轨道的杂化.导带主要由钛原子的3d轨道贡献，价带主要由氧原子的2p轨道贡献.吸收系数为105 cm-1量级，且吸收主要集中在低能区.折射率为n（0）=2.1，结果与实验符合.
2009, 58 (6): 4132-4136.
doi:10.7498/aps.58.4132
摘要 +
基于第一原理电子结构和输运性质计算，研究了585双空位拓扑缺陷对锯齿（zigzag）型石墨纳米带（具有椅型（armchair）边）电子结构和输运性质的影响.研究发现，585双空位缺陷的存在使得锯齿型石墨纳米带的能隙增大，并在能隙中出现了一条局域于缺陷处的缺陷态能带，双空位缺陷的取向也影响其能带结构.另外，585双空位缺陷对能隙较小的锯齿型石墨纳米带输运性质的影响较大，而对能隙较大的锯齿型石墨纳米带影响很小，缺陷取向并不显著影响纳米带的输运性质.
2009, 58 (6): 4137-4143.
doi:10.7498/aps.58.4137
摘要 +
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理的平面波超软赝势方法，对闪锌矿结构CdS晶体及CdS:M（M=Mg, Cu）的几何结构、能带结构、电子态密度、集聚数和电荷密度分布进行了研究.对掺杂后体系的几何结构进行了优化计算，发现Mg和Cu原子掺入CdS后晶格常量均减少，晶格发生畸变.在此基础上研究了掺杂对体系电子结构的影响.结果表明，Mg，Cu掺入CdS都能提供较多空穴态，形成p型电导，并且Cu较Mg是更好的p型掺杂剂.
2009, 58 (6): 4144-4149.
doi:10.7498/aps.58.4144
摘要 +
采用基于密度泛函理论的第一性原理分子动力学方法对液态硝基甲烷的热分解行为进行了模拟，结合各产物布居数随时间的演化，讨论了热分解初期可能发生的3种反应，即分子内/分子间的质子迁移反应和C—N键的断裂.在长时间（30 ps）的模拟过程中，H2O是主要产物.研究了液态硝基甲烷在不同密度（压力）条件下热分解的动力学行为.发现不同密度（压力）条件下液态硝基甲烷热分解呈现明显不同的变化趋势，并给出了解释.
2009, 58 (6): 4150-4155.
doi:10.7498/aps.58.4150
摘要 +
采用一维紧束缚近似的SSH模型，计算了不同强度的电场下高聚物中一个负电极化子和一个三重态激子的碰撞过程.结果表明，碰撞后体系仍保持为极化子和三重态激子状态的几率最大，束缚在极化子缺陷中的电子有较大的几率被激发到导带形成自由电子，另外，三重态激子有一定的几率被极化子湮灭形成极化子激发态.极化子和激子的碰撞对极化子的稳定性有影响，还会使能隙中出现新的能级.由于极化子激发态可以通过辐射跃迁回到基态，因此碰撞会对高聚物的电致发光效率产生一定影响.研究结果对于理解高聚物中极化子的输运性质和高聚物的发光性质具有一定的
2009, 58 (6): 4156-4161.
doi:10.7498/aps.58.4156
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采用化学气相沉积（CVD）的方法在砷化镓基底上合成直径为20 nm左右、长约数十微米的氧化锌纳米线，然后采用热扩散的方法，将生长于砷化镓基底之上的氧化锌纳米线通过600 ℃，30 min的有氧退火处理后，获得了砷掺杂的氧化锌纳米线.将获得的掺杂后的氧化锌纳米线采用电子束曝光以及真空溅射镀膜的方法将钛/金合金作为接触电极引出，从而构建成场效应晶体管.文中研究了单根氧化锌纳米线砷掺杂前后的电学特性，证实了通过砷掺杂来获得p型的氧化锌纳米线的可行性.构建的p型砷掺杂氧化锌场效应晶体管的跨导为35 nA/V，载流
2009, 58 (6): 4162-4167.
doi:10.7498/aps.58.4162
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利用非平衡格林函数方法,对五个量子点连结而成的有四个终端的耦合量子点分子桥进行了理论研究和数值模拟,得出了入射电子通过耦合量子点分子桥传输到各个终端的电子隧穿概率的规律.
2009, 58 (6): 4168-4174.
doi:10.7498/aps.58.4168
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设计了一种双椭圆纳米金属棒表面等离子体波导，采用频域有限差分法，对这种波导所支持的基模的能流密度分布、有效折射率和传播长度随几何结构参数和工作波长的依赖关系进行了分析.结果表明，沿纵向的能流主要分布在两个椭圆金属棒所形成的中间区域，且越靠近金属棒的弧形边，沿纵向的能流越大.通过调节两个金属棒的中心距离以及它们的两个半轴的大小，可以调节模式的有效折射率和传播长度.在工作波长确定的条件下，相对于a=b的情形来说，在ab时，场与金属表面接触的面积较大，场
2009, 58 (6): 4175-4182.
doi:10.7498/aps.58.4175
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使用非平衡态格林函数方法和运动方程近似，研究了嵌入铁磁电极之间Aharonov-Bohm 干涉仪的自旋极化输运性质.在左右铁磁电极平行和反平行两种磁组态下，结合Fano因子分析和讨论了Fano 和Kondo 共振对该系统电导的影响，以及电导随自旋极化强度和磁通的变化.结果表明，自旋极化强度和磁通能有效地调节和控制电导，但电导的线形主要由磁通决定；在适当的条件下能导致大的正磁阻和负磁阻的出现.因此，该系统是一个很好的自旋阀晶体管，在自旋电子学中有潜在的应用价值.
2009, 58 (6): 4183-4188.
doi:10.7498/aps.58.4183
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基于细胞神经网络（CNN）细胞单元的等效电路及其电学特性模型，利用SET-MOS混合结构反相器实现了模型中的激活函数电路，用耦合电容单元实现CNN细胞的系统模板，构建了SET-MOS CNN细胞硬件电路，并将其应用在图像处理中.仿真结果表明，所设计的CNN硬件电路具有结构简单、功耗低、响应速度快等特点，可用于构成各种规模的CNN电路，进一步满足大规模信号处理的需求及提高集成电路的集成度.
2009, 58 (6): 4189-4193.
doi:10.7498/aps.58.4189
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利用平均场t-t′-U-V-Vc模型，通过自洽求解Bogoliubov-de Gennes方程，研究了高温超导体中涡旋结构的相变.发现增大原位排斥势U，自旋密度波、电荷密度波以及d波序参量由棋盘结构转变为条纹结构.模型哈密顿量中引入合适强度的长程库仑势后，欠掺杂高温超导体样品中也可以出现二维或者棋盘结构，结果与文献报道的扫描隧道显微镜实验结果一致.
2009, 58 (6): 4194-4198.
doi:10.7498/aps.58.4194
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报道了带宽为10 MHz,80%以上带宽内群时延失真小于20 ns的高温超导线性相位滤波器.该滤波器制作于LaAlO3衬底上，采用了一种新的谐振器结构以消除寄生耦合的影响，使得滤波器不仅具有很好的线性相位特性，而且具有对称的幅频响应特性.滤波器实测带宽为9.85 MHz，回波损耗约16 dB，带外抑制大于80 dB，群时延失真（80%以上带宽内）约20 ns，其他实测指标也与仿真结果符合很好.
2009, 58 (6): 4199-4204.
doi:10.7498/aps.58.4199
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采用射频磁控溅射的方法在SrTiO3（001） 基片上制备了（La0.7Sr0.3MnO3）m（BiFeO3）n超晶格间隔的La0.7Sr0.3MnO3三明治结构.X射线衍射分析证明（La0.7Sr0.3MnO
2009, 58 (6): 4205-4213.
doi:10.7498/aps.58.4205
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分析和推导了磁致伸缩/压电叠层复合材料的机-电耦合系数、磁-机耦合系数及磁-电耦合系数与磁致伸缩层和压电层性能参数及几何参数之间的关系.进一步分析表明，叠层复合材料低频时的磁电电压系数正比于磁-电耦合系数，谐振时的磁电电压系数正比于磁-电耦合系数与机械品质因素的乘积；磁电电压系数还与复合结构的本征阻抗有关，本征阻抗越大磁电电压系数越大.通过性能差异较大的Terfenol-D和FeNi基弹性合金分别与压电材料PZT5-H和PZT8相互组合构成复合材料的比较分析，进一步阐明了磁电复合材料磁-电耦合系数和机械品
2009, 58 (6): 4214-4218.
doi:10.7498/aps.58.4214
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利用电子自旋共振波谱（ESR）仪，分析由低压化学气相沉积（LPCVD）法制备的高纯半绝缘4H-SiC材料本征缺陷.结果发现，在暗场条件下获得的缺陷信息具有碳空位（VC）及其络合物的特征；谱线具有半高宽较大、峰谷明显不对称的特点.分析认为造成ESR谱线半高宽较大及峰谷不对称现象的主要原因是测试温度较高.同时，吸收谱中峰谷不对称现象及较大半高宽现象的出现还与不对称的晶格结构及缺陷浓度的不均匀分布有关.在110 K测试温度下，能级上的电子分布对ESR谱特性影响很小.
2009, 58 (6): 4219-4224.
doi:10.7498/aps.58.4219
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研究了银/氧化锌复合材料的介电特性，发现其在低频下的频率特性表现出很强的弥散现象，直流电导相对真交流电导也不可忽略.利用普适介电理论，对于频率范围为10-1—107 Hz, 温度范围为173—473 K的实验结果进行了分析.通过对电导率的标准化处理发现，不同银含量的样品其介电损耗机理相同，均属深能级的电子跳跃.试样的电位梯度E1mA随银含量的变化可以通过αlf随银含量的变化关系来反映.实验结
2009, 58 (6): 4225-4229.
doi:10.7498/aps.58.4225
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在不同频率和偏置电场下测量了BaTiO3晶体从三方相到正交相再到四方相相变过程中的介电温谱.基于BaTiO3晶体在电场作用下的偶极子偏转假设和介电特性实验结果，提出BaTiO3各结构相在电场作用下的偶极子偏转路径可以由其相邻相的介电常数随温度的变化特性表现出来.推断出各结构相的偶极子偏转路径，以及偏置电场对偶极子偏转路径的影响.
2009, 58 (6): 4230-4238.
doi:10.7498/aps.58.4230
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探讨了脉冲储能型重复频率片状Yb:YAG激光放大器抽运过程中的自发辐射放大（ASE）效应和能量提取过程.在Yb3+离子抽运动力学的基础上，建立了抽运过程中的自发辐射放大模型，计算了Yb:YAG晶体中三维含时储能密度分布和全片可提取能量.讨论了不同介质尺寸、掺杂浓度及厚度、介质温度参数下，自发辐射放大对储能的影响.给出了较为优化的设计，将有助于基于Yb激光材料的大能量二极管抽运的固体激光器设计.
2009, 58 (6): 4239-4242.
doi:10.7498/aps.58.4239
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由溶胶/凝胶法制备得到的GeO2/SiO2玻璃在700 ℃的条件下经H2还原，得到具有奇特光致发光性质的Ge/SiO2玻璃，该玻璃在室温条件下用246 nm（5.01 eV）的光激发时，能发射出很强的 392 nm（3.12 eV）、较强的 600 nm（2.05 eV）和次强的770 nm（1.60 eV） 的荧光.利用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）及透射电镜（TEM）实验证明,该玻璃能够发射3种不
2009, 58 (6): 4243-4248.
doi:10.7498/aps.58.4243
摘要 +
利用脉冲激光沉积的方法制备掺铒 Si/Al2O3多层结构薄膜，获得了由纳米结构的Si作为感光剂增强的Er3+在1.54 μm高效发光.利用拉曼散射、高分辨透射电镜和光致发光测量研究了在不同退火温度下（600—1000 ℃）纳米结构Si层的结晶形态变化，及对Er3+在1.54 μm的发光的影响特征.研究发现最佳发光是在退火温度600—700 ℃.在这个条件下纳米Si的尺寸和密度，Si和Er的作用距离以及Er3+
2009, 58 (6): 4249-4253.
doi:10.7498/aps.58.4249
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采用固态烧结工艺制备了位于反铁电/铁电相界附近的掺镧锆锡钛酸铅（PLZST）反铁电陶瓷样品.采用该样品作为阴极材料，研究了其在负脉冲激励电场下的电子发射行为.负脉冲激励下，0.5 mm厚PLZST反铁电陶瓷圆片发射阈值电压为500 V；当激励电压为500 V，抽取电压为3.5 kV时，得到690 A发射电流.结果表明，PLZST反铁电陶瓷发射阈值电压低，发射电流大，即使激励电场低于陶瓷的正向开关电场，仍能得到强发射电流.最后，讨论了PLZST反铁电陶瓷在负脉冲激励下电子发射内在机制.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2009, 58 (6): 4254-4259.
doi:10.7498/aps.58.4254
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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（沉积速率约为1.2 nm/s）沉积了一系列不同厚度的本征微晶硅薄膜，并通过Raman谱和XRD谱的测试，研究了高速沉积时本征微晶硅薄膜的微结构演变特性及其对电池性能的影响.针对其微结构特性及高速沉积本身存在的离子轰击作用强的特点，提出了在沉积微晶硅薄膜过程中采用功率梯度的方法，达到有效地控制薄膜微结构变化的目的，并在一定功率梯度范围内降低了电子温度，提高了薄膜质量，从而使电池效率明显提高.最后在沉积速率为1.2 nm/s时，制备
2009, 58 (6): 4260-4266.
doi:10.7498/aps.58.4260
摘要 +
采用PECVD（等离子体增强化学气相沉积）工艺在普通玻璃和Si基上制备出了方块电阻低至89 Ω，可见光透过率高达79%，对基体附着力强的多晶态的AZO（ZnO:Al）薄膜.采用PECVD法制备AZO薄膜是一种有益的尝试，AZO透明导电薄膜不仅具有与ITO（透明导电薄膜，如In2O3:Sn）可比拟的光电特性，而且价格低廉、无毒，在氢等离子体环境中更稳定，所获结果对实际工艺条件的选择具有一定借鉴作用和参考价值.
2009, 58 (6): 4267-4273.
doi:10.7498/aps.58.4267
摘要 +
在90 nm和65 nm技术节点，集成电路制造业的投资剧增而随机成品率却在下降低.为了提升随机成品率，带权关键面积的（WCA）计算和排序是关键.文中基于数学形态学提出了一种随机缺陷轮廓的WCA新模型，该模型不仅考虑了90 nm和65 nm工艺中缺陷在布线区域和空白区域的不同密度，而且也考虑了缺陷在粒径上的分布特性；同时还设计并实现了与新模型对应的WCA提取与排序算法，部分版图上的实验结果表明新WCA可以作为版图优化的代价函数，从而为随机缺陷的版图优化提供了精确依据.
2009, 58 (6): 4274-4280.
doi:10.7498/aps.58.4274
摘要 +
以Cd作为掺杂元素，用熔融法结合放电等离子体烧结（SPS）技术制备了具有不同Cd含量的Ba8Ga16CdxGe30-x（x=0.95, 1.00, 1.05, 1.10） Ⅰ型笼合物，研究了Cd掺杂对其结构及热电性能的影响.Rietveld结构解析表明所制备的Ba8Ga16CdxGe30-
2009, 58 (6): 4281-4287.
doi:10.7498/aps.58.4281
摘要 +
利用有和无外信号作用的脉孢菌生物钟体系，研究了与加性噪音相关或不相关的乘性噪音对加性噪音诱导出的内信号随机共振的影响作用.结果表明：无外信号的情况下，不论加性和乘性噪音相关与否，当乘性噪音强度小于临界值时，乘性噪音的加入使加性噪音诱导产生的内随机共振强度得到增强；当大于其临界值时，加性噪音的随机共振强度却得不到进一步增强，这说明脉孢菌生物钟体系能抵抗外噪音的干扰而维持自身的生理节奏.当加入外信号时，对于乘性和加性噪音不相关的情况，发现存在最佳频率（0.003 Hz）的外信号能使加性噪音诱导出的内信号随机共
2009, 58 (6): 4288-4294.
doi:10.7498/aps.58.4288
摘要 +
利用同步辐射角分辨光电子能谱（SRARPES）对6H-SiC（0001）-6[KF（]3[KF）]×6[KF（]3[KF）] R30°重构表面的电子结构和表面态进行了研究.通过鉴别价带谱中来自于体态的信息，可以推断出重构表面的费米能级位于体态价带顶之上（2.1±0.1）eV处.实验测出的体能带结构与理论计算的结果较为符合.在重构表面上发现三个表面态，分别位于结合能-0.48 eV（S0），-1.62 eV（S1）和-4.
2009, 58 (6): 4295-4300.
doi:10.7498/aps.58.4295
摘要 +
计算了基于拟氨基酸编码方法下的同义密码子的相对使用度，分析了78个人类基因（19967个密码子）中基于拟氨基酸编码方法下的同义密码子的偏好使用情况.石秀凡等的研究结果显示了人类基因中基于基因组基因编码方法下，对同义密码子的选择在所有密码子家族中仍都呈现明显一致的偏好.即偏好使用密码子-反密码子结合作用强的密码子，恰好是以 c结尾的密码子；且避免使用结合作用中度的密码子.依据结果和数据分析， 推测人类基因对密码子的选择除了受基因组结构中 isochore和基因签名的影响外，还和密码子-反密码子结合强度密切相
编辑推荐
2009, 58 (6): 4301-4306.
doi:10.7498/aps.58.4301
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本文报道了用单分子磁镊研究抗癌药顺铂导致的DNA凝聚过程.结果表明，当拉力比较小时，DNA凝聚的长度-时间曲线是连续缩短和阶跃缩短并存的复杂曲线.而当拉力较大但又不足以阻止DNA的凝聚时，凝聚曲线为连续缩短的双曲线.增加顺铂浓度只会增大凝聚速度而不会改变反应曲线的形状.实验结果与下列成环凝聚模型一致：在水溶液中顺铂能够与DNA形成双臂加合物，也能形成单臂加合物.当顺铂使DNA长链上相距较远的碱基间发生远程交联时，形成小环，导致DNA凝聚.小环间的进一步交联会引起DNA的完全凝聚.DNA凝聚产物十分稳定.
地球物理学、天文学和天体物理学
2009, 58 (6): 4307-4312.
doi:10.7498/aps.58.4307
摘要 +
通过宽带激光脉冲放大的物理模型，以数值模拟为工具，研究分析了激光系统对不同带宽脉冲的放大能力，以及交叉弛豫时间对脉冲放大特性的影响.计算结果表明，随着带宽的增加，激光系统的输出能力逐渐降低，在其他条件相同时，宽带分别为2，5和10 nm时的输出能量比窄带输出（3000 J，1 ns脉宽）时分别减小了约2％，11％和27％；在带宽为几个纳米时完全非均匀加宽比完全均匀加宽的输出能量（3000 J，1 ns脉宽）降低了约20％；初步确定了交叉弛豫时间的范围为0—10 ns.
2009, 58 (6): 4313-4318.
doi:10.7498/aps.58.4313
摘要 +
利用柱坐标下的流体涡度方程，研究了涡旋中双臂的形成机制问题.结果表明：涡旋中切向波数为2（m=2）的扰动在基本流场中可出现不稳定快速增长，但其增长率受时间限制；扰动可演变为螺旋双臂并向外扩展；扰动发展的物理机制是扰动的速度场对基本涡度场强平流效应所致.
2009, 58 (6): 4319-4327.
doi:10.7498/aps.58.4319
摘要 +
利用一个云分辨与海洋的耦合模式，模拟研究了热带对流活动的日变化.通过对模拟结果的分析，揭示了热带地区不同海温日变化条件下，对流活动的云物理特征.利用热带海洋与全球大气响应观测实验（TOGA COARE）的观测资料作为模式的初始与边界场，来驱动耦合模式.对热带海表温度按照其日变化幅度的大小进行了分类，分为强、弱海表温度日变化两种类型，并在此基础上进行了合成分析.结果表明：1）在弱的海表温度日变化下，云中的云冰含量大于云水含量，说明云中以层状云为主；而在强的海温日变化下，云中的云水含量大于云冰含量，说明云中以
2009, 58 (6): 4328-4334.
doi:10.7498/aps.58.4328
摘要 +
利用海洋环境中大气波导的参数化模型及电磁波传播的地型抛物方程，建立电磁波传播正问题，获得电磁波传播功率损耗.结合正演模式，通过遗传算法反演出大气波导参数，并对遗传算法参数的设置进行了讨论，对反演系统进行了抗噪能力的分析.发现当误差小于10%时，遗传算法仍能保持较高的反演精度；当误差大于10%时，该算法的精度开始受到显著的影响.研究结果可能会对雷达仪器设计和应用提供参考.
2009, 58 (6): 4335-4341.
doi:10.7498/aps.58.4335
摘要 +
应用贝叶斯-蒙特卡罗（Bayesian-MCMC）方法将海洋波导参数的先验信息描述为先验概率密度，结合雷达回波资料（电磁波传播损耗），得到待反演海洋波导参数的后验概率密度，用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）-Gibbs采样器采样后验概率密度分布，并用样本最大似然估计值作为对海洋波导参数分布的估计.数值实验结果表明，该方法对先验信息进行了有效利用，反演精度高于遗传算法的反演精度.该方法较为充分利用先验信息，得到解的概率分布，即解的不确定性分析，这在实际应用中有一定的参考价值.
2009, 58 (6): 4342-4353.
doi:10.7498/aps.58.4342
摘要 +
运用动力学自相关因子指数Q分析中国温度的时空变化特征，得到8个不同的动力学温度变化特征区：准噶尔区、 东北区、西北区、西南东区、西南西区、华北区、东南区和中南区.初步讨论了这些特征区的年均温度变化和极端温度年出现天数及其与温度突变的关系，以及不同温度段对中国近58年增暖的可能影响.研究结果表明：（1）准噶尔区、东北区等7个温度特征区近58年的年均温和极端高温的年出现天数均表现为增长趋势，极端低温天数则为降低趋势，极端高温的变化与温度增暖呈正相关，与极端低温则呈负相关.同时，北方涛动、南方涛动
2009, 58 (6): 4354-4361.
doi:10.7498/aps.58.4354
摘要 +
随着全球变暖趋势的不断增强，破纪录温度事件（record breaking temperature events, RBTE）发生的频次呈现不断增加的特点.基于已知当前年份的温度记录，未来五年内这个记录被打破的概率是多少？即未来五年内发生新的RBTE的概率是多少？这是目前国内外学术界关注的前沿科学问题之一.文中基于概率统计模型研究在不同情景下RBTE发生概率，并与实际观测资料检测结果作对比分析，研究近50年中国RBTE发生概率的变化与全球增暖的关系.结果显示，RBTE发生概率的大小依赖于温度的增长趋势和相
2009, 58 (6): 4362-4371.
doi:10.7498/aps.58.4362
摘要 +
打破将散度演化分析局限于水平动力学框架内的传统认识思维，针对大气的斜压性与层结特征将对大气运动散度场演化产生显著影响的事实，从湿斜压原始方程出发，将大气的斜压热力作用通过热力学方程引入散度方程，在替换平衡近似（alternative balance）下，导出了显式包含湿非地转Q矢量与垂直风切变耦合强迫作用的新型散度方程.阐明了潮湿大气中非地转斜压强迫激发散度场演化的物理机制，为利用常规观测资料诊断散度场演化提供了一种有效的数学工具.通过对流层中低层气柱内总体辐合增长影响因子的分