Vol. 58, No. 7 (2009)
2009年04月05日
总论
2009, 58 (7): 4373-4378.
doi:10.7498/aps.58.4373
摘要 +
通过引入并扩展 （G′/G）展开法, 构造出（2+1）维非对称Nizhnik-Novikov-Veselov系统的三种形式的新精确通解: 双曲函数通解, 三角函数通解, 有理函数通解. 当双曲函数通解中的常数取特定值时, 通解变为相应孤立波解.
2009, 58 (7): 4379-4382.
doi:10.7498/aps.58.4379
摘要 +
研究了一个广义非线性Boussinesq方程. 利用同伦映射方法，首先构造了相应的同伦变换；其次选取了适当的初始近似；然后用同伦映射方法得到了孤立子波近似解；最后得到了微扰渐近表示式.
2009, 58 (7): 4383-4389.
doi:10.7498/aps.58.4383
摘要 +
研究一类非线性摩擦阻尼力作用下的相对转动系统的Hopf分岔现象，给出系统产生Hopf分岔的充要条件，提出一种非线性反馈控制方法对系统的Hopf分岔点进行转移，并控制极限环的稳定性和幅值，数值模拟说明该方法对一类相对转动系统的Hopf分岔控制是有效的.
编辑推荐
2009, 58 (7): 4390-4395.
doi:10.7498/aps.58.4390
摘要 +
研究了周期脉冲驱动下的玻色-爱因斯坦凝聚体系（BEC）的动力学演化.其中着重考虑了BEC原子间的非线性相互作用对量子棘齿效应的影响.数值计算结果表明，较弱的非线性相互作用可以减弱定向动量流的强度.而较强的非线性相互作用则会使量子棘齿效应消失甚至发生反转，即系统会出现反向的定向动量流，而且随着时间的演化，动量流会表现出微弱的饱和趋势.计算还发现，高阶量子共振下系统的棘齿效应变得很不明显，而且外部驱动势的周期噪声很容易破坏体系的棘齿效应.
2009, 58 (7): 4396-4401.
doi:10.7498/aps.58.4396
摘要 +
以非线性Rosen-Zener隧穿理论为基础，用两分量Bose-Einstein凝聚体设计了非线性Ramsey干涉计.通过数值模拟实验在时间域上观察到了丰富的Ramsey干涉图样，凝聚体中原子间重要的非线性相互作用导致这些干涉图样明显不同于线性Ramsey干涉时的正弦型条纹.通过进一步对干涉图样作Fourier分析，发现干涉图样的基频能够精确反映系统的非线性和不对称性特征，从而为测量原子的相关性质提供了理论依据.
2009, 58 (7): 4402-4407.
doi:10.7498/aps.58.4402
摘要 +
根据Lyapunov稳定定理及其逆定理和分数阶系统稳定定理，提出了如果整数阶系统稳定，其对应的阶次小于1的分数阶形式的系统也稳定的分数阶系统稳定的判定定理，并给出了详细的证明过程.并将该理论运用于分数阶混沌系统的同步，实现了未知参数分数阶统一混沌系统的自适应同步，仿真结果证实了该理论的正确性.
2009, 58 (7): 4408-4414.
doi:10.7498/aps.58.4408
摘要 +
通过对系统的重新标度，得到了气流旋转缓慢变化时的Lorenz-Stenflo系统；基于Routh-Hurwitz准则，分析了平衡点的稳定性问题，得到了参数平面上的分岔集，这些分岔集将参数平面划分为不同的区域，在各个不同的区域对应于系统不同的解.随着参数的变化，从平衡点分岔出不同的解.此外，展示了系统的对称簇发解和对称混沌吸引子，并用快慢分析法给出了对称簇发解的产生机理.
2009, 58 (7): 4415-4420.
doi:10.7498/aps.58.4415
摘要 +
提出了一种计算延迟混沌系统沿主轴方向上Lyapunov指数的方法：矩阵迭代法.给出了其计算方法的原理及推导过程；同时推导了一类泰勒展开法，介绍了已有的Wolf替代法计算延迟混沌系统的Lyapunov指数.分析了三种不同计算方法的优缺点，最后进行了数值模拟，验证方法的有效性.
2009, 58 (7): 4421-4425.
doi:10.7498/aps.58.4421
摘要 +
介绍了无标度网络上的传播动力学，在susceptible-infected-susceptible（SIS）模型的基础上考察了一般情况下无标度网络中疾病爆发的临界点问题，得出了关于临界点一般性的表达式.得到的结果在特殊情况下分别退化为已有的一些经典结论.同时分别讨论了这些情况的建模意义和可靠性.
2009, 58 (7): 4426-4430.
doi:10.7498/aps.58.4426
摘要 +
系统考察了叶子节点对于网络同步能力的影响，发现随着叶子节点比例的增加，网络的同步能力下降，同时给出了数值结果以及理论解释.
2009, 58 (7): 4431-4438.
doi:10.7498/aps.58.4431
摘要 +
讨论了参外联合激励复合非线性振子的动力学行为.对其定常解在一阶近似下的方程进行了局部分岔分析，给出了简单分岔和Hopf分岔发生的条件，并通过对近似方程和原系统的数值模拟加以验证.分析了多种参数对该振子动力学行为演化过程的影响.根据全局分岔理论探讨了该振子在不同条件下发生同宿、异宿分岔的必要条件，其结论与数值计算的结果大致符合.
2009, 58 (7): 4439-4448.
doi:10.7498/aps.58.4439
摘要 +
以电流型Boost电路为基础，以电感电流的参考值作为共振参数，详细研究了斜坡共振的调整过程及其控制能力，推导了稳定状态电路的特征参数.分别针对分岔和混沌电路，研究了不同共振电压幅值时参数斜坡共振的控制能力及其稳定参数，从而实现准确的电路参数设计，确保电路稳定可靠地工作.
2009, 58 (7): 4449-4456.
doi:10.7498/aps.58.4449
摘要 +
改变了传统通过修改图像内容进行版权保护的做法，描述了一种基于混沌理论和奇异值分解（singular value decomposing，SVD）的零水印方案；利用了Logistic混沌系统的初值敏感性映射信息隐藏的位置，增强了算法的安全性；采用了奇异值的不变特性构造注册中心的水印，保证了在不改变宿主图像任何信息的同时进行有效地版权保护；将有意义的二值图像作为水印图像，解决了零水印方案水印为无意义二值序列的问题；同时深入分析了水印容量和算法安全性之间的关系.通过对标准测试图像、卡通、医学、风景、遥感、诗画等
2009, 58 (7): 4457-4462.
doi:10.7498/aps.58.4457
摘要 +
基于一个新三维混沌系统，通过引入非线性控制器，构造出一个新的四维超混沌系统，并对该系统的动力学行为进行了研究，包括它的Lyapunov指数谱、分岔图等.分析表明，新的四维系统随着新引入的参数变化呈现周期、复杂周期、混沌及超混沌动力学行为；设计的硬件电路的实验结果也证实了相关结果.
2009, 58 (7): 4463-4468.
doi:10.7498/aps.58.4463
摘要 +
研究了环形加权网络的时空混沌延迟同步问题.以随时间和空间演化均呈现混沌行为的时空混沌系统作为网络的节点，通过环形加权连接使所有节点建立关联.基于线性稳定性定理，通过确定网络的最大Lyapunov指数，得到了实现网络延迟同步的条件.在最大Lyapunov指数小于零的区域内，任取节点之间耦合强度的权重值，均可以使整个网络实现延迟同步.采用具有时空混沌行为的自催化反应扩散系统作为网络节点，仿真模拟验证了该方法的有效性.
2009, 58 (7): 4469-4476.
doi:10.7498/aps.58.4469
摘要 +
在对一些已有的超混沌系统研究和分析的基础上，提出了一个新的四维自治的超混沌系统，这个超混沌系统是通过引入一个状态变量到一个三维自治混沌系统而生成的，它较已有的超混沌系统而言，不仅最大的Lyapunov指数要大一些，而且在参数变化时，呈现超混沌的参数范围也很大.在对该系统进行数值仿真和分形分析的同时，也通过模拟电路对其进行了验证，电路实验结果表明，在电路中分别呈现的周期、伪周期、混沌、超混沌特性与数值仿真中获得的结果是一致的.
2009, 58 (7): 4477-4484.
doi:10.7498/aps.58.4477
摘要 +
提出了一种新的思路，即由生物特征直接生成系统所需的密钥，从而降低了系统的成本和复杂性，并方便用户操作.为了保证该方法的安全性，采用改进后的切延迟椭圆反射腔混沌系统（TD-ERCS）对生物特征进行处理.实验结果表明该算法具有极高的运算速度，良好的生物特征敏感性、抗碰撞性和随机性，可实际用于生物特征密码系统.
2009, 58 (7): 4485-4492.
doi:10.7498/aps.58.4485
摘要 +
研究了几种典型非线性时间序列的多尺度熵特征，在此基础上分析了由插入式阵列电导传感器采集的144种流动条件下的垂直上升气液两相流电导波动信号.研究结果表明：利用小尺度下样本熵的变化速率特征可以分辨三种典型流型（泡状流、段塞流、混状流），而大尺度下样本熵的波动特征可以反映各种流型的动力学特性.泡状流随机可变特性表现为大尺度下样本熵的高值及振荡特征；段塞流气塞与液塞的间歇性运动表现为大尺度下样本熵的低值及平稳性；混状流极不稳定的振荡运动特性表现为介于泡状流及段塞流之间的熵值特点，并在更大尺度时熵值逐渐接近泡状流
2009, 58 (7): 4493-4499.
doi:10.7498/aps.58.4493
摘要 +
采用Greenberg-Hasting元胞自动机模型研究了激发介质中非线性波的有关性质：在零流边界条件下根据计算机数值模拟研究了行波波速随邻域半径、激发阈值的变化关系，分析得到激发介质的激发条件；同时模拟研究了螺旋波波头轨迹受不应态数和激发阈值的影响并分析产生这些影响的内在微观机理.
2009, 58 (7): 4500-4505.
doi:10.7498/aps.58.4500
摘要 +
从道路结构出发，对具有内、外环道的平面环形交叉路口建立了具有多个道路瓶颈的元胞自动机模型，对平面环行交叉路口的交通流进行研究.计算机模拟结果表明，环形交叉路口的内环道中与入环车道接壤处是最容易发生阻塞的地方，内环道中车辆之间的非线性相互作用的效应随刹车概率的增大而增强，流量随之减小；而转向概率的增加有助于提高系统交通流量.
2009, 58 (7): 4506-4513.
doi:10.7498/aps.58.4506
摘要 +
基于元胞自动机交通流NaSch模型，提出元胞自动机混合交通流能耗公式，对混合交通流的能耗进行研究，通过数值模拟研究不同最大速度、不同车长的混合交通流的能耗；研究表明不同车长、不同最大速度以及混合比对混合交通流能耗均有不同的影响.
2009, 58 (7): 4514-4522.
doi:10.7498/aps.58.4514
摘要 +
在一维元胞自动机交通流WWH模型和SDNS模型的基础上，建立了考虑驾驶方式改变的元胞自动机模型（Change-CA模型）.具体描述为驾驶员可根据交通环境选择不同的驾驶方式在道路上驾车行驶，以各自的演化规则进行状态更新，同时定义了驾驶方式更新原则.通过计算机数值模拟，发现驾驶方式可变时，模型模拟得到的混合交通流流量较大；保守型驾驶方式对交通流变化的影响随改变概率增大而减少.并且在演化过程中，驾驶方式改变频率的变化趋势与改变概率、安全概率密切相关.与NS模型和SDNS模型相比，Change-CA模型减少了车流
2009, 58 (7): 4523-4530.
doi:10.7498/aps.58.4523
摘要 +
基于元胞自动机对行人疏散流进行仿真研究.模型利用两个动态参数反映行人移动区域内的疏散情况，从而决定行人的行为选择.模型中行人可以根据自身周围的情况选择移动、等待行为.本文仿真研究了行人在正常疏散环境下，系统规模、疏散人数、安全出口宽度、多个安全出口布局对行人疏散时间的影响.研究结果表明，行人疏散时间随行人数量呈线性增加；随安全出口宽度呈负指数性减少；同时，多个安全出口布局的不平衡也会对行人的疏散过程和疏散时间产生一定的影响.
2009, 58 (7): 4531-4535.
doi:10.7498/aps.58.4531
摘要 +
对大量金属小球在强电场作用下运动形态的演化全过程用联机摄像装置进行了实时拍摄，通过用Sandbox方法计算其稳定状态的分维数，系统地研究了分维数随电压的变化关系.结果表明：在一定电压范围内金属小球聚集体通过自组织过程形成稳定的树状分形结构，其分维数随外加电压的增加而减小.该结果对研究耗散结构的形成机理和外界动力对耗散结构的形貌影响具有参考价值.
2009, 58 (7): 4536-4541.
doi:10.7498/aps.58.4536
摘要 +
用Pt细丝代替已有3ω方法中的薄膜热线，并设计了基于Labview程序的虚拟测量系统，准确、方便地测量了聚丙烯复合材料的热导率. 测量结果发现，多壁碳纳米管/丁苯橡胶/聚丙烯三元复合材料的热导率随着多壁碳纳米管/丁苯橡胶粉末含量的增加变化不大；多壁碳纳米管/聚丙烯复合材料的热导率随着多壁碳纳米管含量增加而增大；复合材料热导率远小于简单混合规则预测的结果，而与有效介质理论符合很好.
核物理学
2009, 58 (7): 4542-4547.
doi:10.7498/aps.58.4542
摘要 +
对于发生在同一个原子核中的、从一种高有序激发模式向着另一种低有序激发模式演化的机理和物理图像，提出了一种新的理解：被布居到高角动量态的高有序激发核，以E2跃迁方式先行退耦到yrast带，再退耦到共存区时释放了结构能，诱发价核子对耦合强度改变，重新组合出低有序的激发模式基准态，实现了基准态结构的过渡.从微观上看，这是一种既温和而又平稳的转变.并以76Sr核为例作了深入阐述.
2009, 58 (7): 4548-4555.
doi:10.7498/aps.58.4548
摘要 +
根据角向分区产生双频率高功率微波（HPM）的设计思路，开展了基于谐振腔深度角向分区模型的L波段双频磁绝缘线振荡器（BFMILO）的实验研究，建立了BFMILO的实验系统和测量系统，热测了BFMILO的辐射方向图，通过辐射场功率密度积分得到了输出微波的功率.在电子束电压约为420kV，管电流约为34kA的条件下，L波段BFMILO输出的微波频率分别为1.26GHz和1.45GHz，对应的微波功率分别为398MW和222MW.并初步得到了谐振腔深度的角向分区比例不同的BFMILO的初步实验结果.实验研究得到了
原子和分子物理学
2009, 58 (7): 4556-4562.
doi:10.7498/aps.58.4556
摘要 +
用5ns，1064nm的脉冲Nd:YAG激光，研究了乙醚团簇与纳秒激光的相互作用.在1011 W/cm2量级光强下，观察到价电子完全剥离的O6+，C4+，且这些高价离子的强度比值基本不随激光能量而变化.用阻滞电压方法测量了电离过程中溢出电子能量分布，在最大激光能量4.0×1011 W/cm2，溢出电子的平均能量为56eV，最大能量为102eV.实验结果支持了高价离子产生的“多
2009, 58 (7): 4563-4566.
doi:10.7498/aps.58.4563
摘要 +
溶胶-凝胶法制备了Bi0.9Ba0.1Fe0.85Mn0.15O3陶瓷样品，XRD分析显示其为单相菱方钙钛矿结构，明显的磁滞回线和电滞回线说明其在室温具有弱铁磁性和铁电性，介电常数随外磁场的变化显示双掺样品具有更大的磁容效应.
2009, 58 (7): 4567-4572.
doi:10.7498/aps.58.4567
摘要 +
采用密度泛函理论中的广义梯度近似对Ni@C20H20的几何结构、成键和电磁性质进行密度泛函计算研究.结构优化发现位于偏离笼子中心三种位置处的Ni原子优化之后均回到笼子中心.结合能和能隙分析表明C20H20的中心位置是Ni原子热力学和动力学最稳定的位置.成键分析表明：Ni原子位于C20H20中心时，和C原子之间几乎没有相互作用，保持自己的孤立状态.电磁分析表明：原子磁矩为2
唯象论的经典领域
2009, 58 (7): 4573-4578.
doi:10.7498/aps.58.4573
摘要 +
基于数字信号处理中的半解析递归卷积（SARC）算法，提出了一种用于色散介质电磁特性分析的半解析递归卷积时域有限差分方法（SARC FDTD）. 该方法既保持了FDTD方法处理复杂目标的灵活性，又吸取了线性系统SARC算法的绝对稳定性和高精度、低内存、高效率等优点，只需给出色散介质模型的极点和对应系数，即可运用SARC FDTD递推公式和通用程序进行计算，具有较好的通用性. 通过Debye，Drude和Lorentz三种常用色散介质模型对算法进行了验证.
2009, 58 (7): 4579-4589.
doi:10.7498/aps.58.4579
摘要 +
混合势积分方程（mixed-potential electric field integral equation, MPIE）由于其Green函数的低阶奇异性是矩量法（MoM）等数值方法求解散射问题的主要方程.在跨界面目标的散射问题中，MPIE中的矢量势和标量势Green函数包含Sommerfeld类型的谱域积分，利用离散复镜像法（discrete complex image method, DCIM）和Sommerfeld恒等式，将其转化为有限项复镜像Green函数的求和运算，避免了烦杂的谱域积分运算.
2009, 58 (7): 4590-4597.
doi:10.7498/aps.58.4590
摘要 +
提出了基于波概念的一种有效迭代方法,详细给出了波概念迭代法（wave concept iterative process）理论推导公式，并用来处理基于低温共烧陶瓷工艺的新型多层结构计算问题，涉及到了混合磁场与电场方程,包括基于一种简单形式的匹配负载模拟上的S参数提取问题.利用matlab语言编写程序, 从而确定S参数的频率响应,并将数值结果与仿真结果进行比较,两者呈现出很好的一致性,同时验证了波概念迭代法相对于其他算法的优势所在.
2009, 58 (7): 4598-4604.
doi:10.7498/aps.58.4598
摘要 +
在惯性约束聚变驱动器终端光学系统中，束匀滑器件前置有许多优点，但它同时也将对频率转换系统的工作状态产生影响.从系统集成优化的观点研究了这种影响，并基于高强度激光非线性传输理论，采用耦合波方程组及微扰理论，模拟计算了连续相位板前置时基频光束通过频率转换系统的三倍频转换效率及出射光束的近远场分布和焦斑形态，提出了优化倍频晶体失谐角和晶体厚度以减小CPP前置对系统性能的影响.模拟计算了频率转换系统优化前后的三倍频转换效率、光束通量对比度和能量集中度，并进行了对比分析.分析结果表明，频率转换系统的优化对减小CPP
2009, 58 (7): 4605-4609.
doi:10.7498/aps.58.4605
摘要 +
利用THz时域光谱技术，研究了具有不同排列参数的金属导线阵列的透射特性，分析了金属导线半径，排列间隔以及入射电场的偏振方向对表面等离子体波产生和传播的影响.在具有等间隔缝隙的金属导线中，当电场偏振方向垂直金属导线时，透射信号受等离子模式和谐振腔模式的共振效应的影响；而当电场偏振平行金属导线时，只存在谐振腔模式的共振.
2009, 58 (7): 4610-4617.
doi:10.7498/aps.58.4610
摘要 +
提出了一种基于聚焦线性阵列探测器的快速光声计算机断层成像技术（光声CT）.在光声二维图像重建中，根据阵列探测器机械扫描和电子扫描相结合的组合扫描模式，提出了改进的有限场滤波反投影重建算法.一方面该算法适合多元探测器旋转扫描模式，另一方面探测器的指向性函数作为反投影的权重因子提高了系统的横向分辨率.同时，该成像系统还利用柱面声透镜实现Z轴方向上的聚焦扫描以实现三维层析成像.实验中，这套成像系统空间分辨率达到0.2mm，Z轴方向分辨率为1.5mm，扫描一幅二维图像仅需150s，得到
2009, 58 (7): 4618-4623.
doi:10.7498/aps.58.4618
摘要 +
采用传输矩阵方法和菲涅尔公式，根据THz频段不同区域内材料折射率的特点，计算模拟了聚合体聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride，PVDF）/聚碳酸酯（polycarbonate，PC）一维光子晶体对THz波的反射作用.结果表明这种反射器在亚太赫兹频段具有较好的反射性能和较大的反射带宽.此外，根据计算结果，本文还对THz反射器的理论研究和设计进行了讨论.
2009, 58 (7): 4624-4629.
doi:10.7498/aps.58.4624
摘要 +
推导出了高斯-谢尔模型（GSM）列阵光束通过自由空间传输其二阶矩束宽、远场发散角和远场辐射强度的解析表达式，并给出了GSM列阵光束与高斯光束具有相同远场发散角的条件.研究表明，具有相同远场发散角的GSM列阵光束与对应的高斯光束并不具有相同的远场辐射强度分布，这一特性与单束GSM光束的差异很大.
2009, 58 (7): 4630-4634.
doi:10.7498/aps.58.4630
摘要 +
在Milburn方程的支配下，研究了在偶极相互作用存在的前提下Kerr介质对两原子系统纠缠度的影响.通过concurrence计算了系统的纠缠度，讨论了concurrence随时间的振荡情况.结果表明，在偶极相互作用存在的前提下，通过适当选取Kerr介质的耦合常数χ，可以更好地提高系统的纠缠度，从而有效地抑制内禀消相干的作用.同时还发现在增大纠缠度方面，对于Ω的不同取值，倍数Λ的取值也不同.
2009, 58 (7): 4635-4640.
doi:10.7498/aps.58.4635
摘要 +
在二项式光场和二能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统中, 应用全量子理论, 分别在旋波近似和非旋波近似下, 研究了光场的压缩特性以及原子本征频率、原子-光场的耦合系数、光场参数以及虚光场对系统光场压缩特性的影响. 研究表明, 光场的两个正交分量均被周期性压缩, 光场压缩持续时间与原子的本征频率有关, 压缩深度与二项式光场概率分布参数和虚光场有关, 光场与原子的耦合系数决定了光场涨落的崩塌-回复频率.
2009, 58 (7): 4641-4646.
doi:10.7498/aps.58.4641
摘要 +
为了获得较窄增益带宽、较大光强的太赫兹辐射，尝试了利用TEA CO2激光器对6 W可调谐连续波CO2种子激光实行双程光放大实验，以期望获得长脉冲、高峰值功率的抽运光.通过实验，获得了大约30倍的放大系数，放大光输出功率随种子光注入功率的增加而增加，其中10 P （20）支线表现更加突出，并且被放大的激光支线半峰全宽在14 μs左右.基于这种长脉冲抽运源，建立了一种产生脉冲太赫兹的动力学模型，给出了产生太赫兹辐射的饱和抽运光强表达式，确定了抽运光的光强范围.另外，
2009, 58 (7): 4647-4651.
doi:10.7498/aps.58.4647
摘要 +
通过优化平-凹-平三镜折叠腔结构设计，利用大功率半导体激光器侧面抽运、Ⅱ类相位匹配KTP晶体腔内倍频，获得高效高功率连续绿色激光输出.当抽运电流约为36 A时，得到最高36.6 W的连续绿光激光输出，对应的光—光转换效率为8.71％.在输出功率33 W时测量激光功率稳定性，其功率不稳定度为0.27%.用刀口法测量了激光器高输出功率时的光束质量，光束质量因子小于8.对高功率抽运情况下三镜折叠腔的像散补偿、失调灵敏度和基模在腔内分布情况做了数值模拟.
2009, 58 (7): 4652-4658.
doi:10.7498/aps.58.4652
摘要 +
经过激光辐照和高温退火加工能够生成多孔硅样品，在650—780 nm处检测到很强的光致荧光（PL）峰，并且有明显的钉扎和增强效应.实验表明，这种PL发光的强度与样品受辐照和退火的时间短密切相关.通过第一性原理模拟计算发现，样品表面用SiO 双键和Si—O—Si桥键钝化，能隙中会出现电子局域态.激光辐照和高温退火的时间长短决定了样品表面SiO双键和Si—O—Si桥键的密度，而该密度正是影响多孔硅量子点中电子局域态生成的关键.
2009, 58 (7): 4659-4663.
doi:10.7498/aps.58.4659
摘要 +
研制了高功率可调谐1064 nm准连续单频激光振荡-放大系统.振荡级采用三镜环形行波腔型结构的Nd:YAG激光器，通过精确控制腔内标准具的温度改变标准具材质折射率和厚度实现了对激光波长的调谐，获得了13.2 W调谐范围为58 GHz的1064 nm准连续单频振荡光，其重复率为1 kHz，占空比为10%.经过由双Nd:YAG激光头串接构成的放大器对振荡光进行双程放大后激光最终输出功率为44 W，光束质量因子M2= 1.58.
2009, 58 (7): 4664-4668.
doi:10.7498/aps.58.4664
摘要 +
利用非线性偏振旋转技术，实现了正色散掺铒光纤激光器的自启动锁模，产生了一种新型的增益诱导孤子脉冲输出.该类型脉冲的光谱近似为矩形，半高全宽光谱宽度可达19 nm以上，脉宽为皮秒量级.增益诱导孤子脉冲的形成是增益饱和、光谱滤波效应、腔内色散和各种非线性效应共同作用的结果.同时还分析了脉冲啁啾特性及峰值功率等参数.当抽运功率增加时，该激光器还可以实现双脉冲模式下运转.
2009, 58 (7): 4669-4674.
doi:10.7498/aps.58.4669
摘要 +
基于自旋反转模型（SFM），对光电负反馈下单向耦合注入垂直腔表面发射激光器（VCSEL）的混沌同步特性进行了数值仿真和理论分析.研究结果表明：随着反馈强度的增加，激光器输出功率呈现两个不同的混沌区域.在单一偏振模区域，能实现很好的同步性，但接近两模共存时，同步质量急剧下降；在两模共存区域，偏振模的连续性差，同步质量不理想.两模共存时的同步质量比单一偏振模差的这一特性，与已报道的基于光反馈的情景相反.产生这一特殊现象的原因是光电负反馈诱发了偏振模竞争效应.此外，还发现内部参数的变化对两个混沌区域的选取有较大
2009, 58 (7): 4675-4679.
doi:10.7498/aps.58.4675
摘要 +
理论上分析了基于布里渊放大的非共线组束结构中组束效率的影响因素，结果表明，当Stokes种子光和抽运光的夹角限制在90 mrad范围内时，组束效率可以达到80％以上.根据数值模拟的结果，设计了非共线四束激光组束的实验，实现了四束工作频率为10 Hz，能量分别为70.4 mJ，71.3 mJ，78.9 mJ，70.1 mJ的激光组束，组束输出能量为189 mJ.为了进一步简化结构和降低系统损耗，设计了适用于多束激光非共线组束的介质池结构.
2009, 58 (7): 4680-4684.
doi:10.7498/aps.58.4680
摘要 +
介绍了一种在单池中实现受激布里渊散射双光束共轴放大的方法，能够在单一光学池中同时实现受激布里渊散射的产生和放大.相比于传统的双池放大技术，这种方法具有结构简单、信号损失小的优点.对于激光雷达等无法采用双池放大的实际应用领域，单池放大技术更是一种必要的方法.
编辑推荐
2009, 58 (7): 4685-4688.
doi:10.7498/aps.58.4685
摘要 +
在八重准周期极化的铌酸锂非线性光子晶体中，通过调节基频光波长实现了多个波长的同时共线准相位匹配倍频，最高转换效率达36%.同时，测量了准晶非线性光子晶体中二次谐波转换效率随晶体温度以及入射波长的变化，结果表明二次谐波在长波处具有更宽的温度以及波长调谐带宽.该项研究对于准周期非线性光子晶体在实际工作中的运用具有重要的指导意义.
2009, 58 (7): 4689-4696.
doi:10.7498/aps.58.4689
摘要 +
采用放大传递函数理论模拟和分析了基于自发参量下转换产生参量荧光的光谱分布特性，结果表明：非简并态下随着相位匹配角的增大，参量荧光空间强度角分布呈现变大趋势，而整个荧光光谱成分的分布逐渐倾向于连续的弱分布状态.对于简并态附近出现荧光光谱具有宽带宽集中分布的特征，采用两种不同的抽运光脉冲进行了对比分析，并且对此特征关于相位匹配角变化的敏感特性，采用放大传递函数和光谱成分概率分布函数两种不同理论的模拟结果一致.
2009, 58 (7): 4697-4701.
doi:10.7498/aps.58.4697
摘要 +
提出了KBe2BO3F2 （KBBF）飞秒光参量放大中三波群速完全匹配的方法.对于Ⅰ类相位匹配方式采用非共线结构及倾斜抽运光脉冲波面，对于Ⅱ类相位匹配方式采用共线结构同时倾斜抽运光和信号光脉冲波面，可实现参量带宽最大时三波群速的完全匹配，从而获得更高增益，更窄脉宽的参量光.
2009, 58 (7): 4702-4707.
doi:10.7498/aps.58.4702
摘要 +
利用飞秒脉冲自相关技术研究了高质量三维胶体光子晶体中的慢光速和超光速效应.实验中使用的胶体光子晶体是采用压力控制的绝热沉积技术（PCIHVD）制备的、由聚苯乙烯小球组成的人工蛋白石结构.由于其中的缺陷和位错密度很低，它们具有很高的通带透过率和陡峭的能带边缘.测量了从通带到带边直至带隙中央群速度的变化，在只有20层左右小球的样品中观察到低至0.43c的慢光速以及高至1.34c的超光速现象.此外，利用时域有限差分（FDTD）方法对短脉冲在三维光子晶体中的群速度进行了数值模拟，并且和
2009, 58 (7): 4708-4716.
doi:10.7498/aps.58.4708
摘要 +
运用直线法对含有不同参数支撑介质的平面型电磁带隙（EBG）结构进行了分析.概述了算法的实现过程，使用周期边界条件隔离出一个结构单元作为计算区域，并利用直线法得到了位函数在各层介质界面间的传输方程.通过联立场分量与位函数的变换关系和界面处切向场分量的连续性条件，建立了本征方程， 得到了表征该EBG 结构表面波带隙的本征模频带图.同时，使用该方法对含有不同介电常数、不同厚度支撑介质的表面波带隙进行了计算.通过对计算结果的分析，得到了支撑介质对平面型EBG 结构带隙特性影响的六条结论，为平面型EBG 结构的设计
2009, 58 (7): 4717-4723.
doi:10.7498/aps.58.4717
摘要 +
测试了20单元双压电片变形镜的影响函数、变形量-电压特性曲线、面形热稳定性和频率响应特性，并搭建基于20单元双压电片变形镜和13×13阵列哈特曼传感器的自适应光学系统，测试了该变形镜对自身初始面形和静态像差板的闭环校正效果.实验结果表明，各分立电极变形量对加载电压的平均灵敏度为0.57 μm/100 V，离焦电极的灵敏度为1.09 μm/100 V；各电极变形量-电压响应曲线均存在迟滞现象，滞后量在最大变形量的10%以内；在温度引起的双压电片变形镜面形变化中离焦项贡献最大，其变化对温度也最为敏感，在13℃
2009, 58 (7): 4724-4730.
doi:10.7498/aps.58.4724
摘要 +
根据流体力学的相关理论建立了毛细管拉制过程的简化模型.首先通过理论计算，分析了毛细管制作中的各种工艺参量，如控制参量、设备参量、预制棒结构参量等，对最终毛细管结构的影响.在本文讨论的工艺下，毛细管结构的相对缩塌不可避免，而工艺参量的调整仅可以在一定程度上改善结构的变化.最后通过具体的拉制实验与理论计算进行了比较分析，二者取得了很好的一致性，验证了计算模型的可靠性.相关结论可推广到光子晶体光纤的制作中，有很好的工艺参考价值.
2009, 58 (7): 4731-4737.
doi:10.7498/aps.58.4731
摘要 +
利用分步傅里叶算法求解广义非线性薛定谔方程时对非线性项的处理往往采取了较多的数值近似，而且需要特别小心选择空间和时间的步长以及窗口尺寸，以保证精度要求.以描述光子晶体光纤中超连续谱产生的广义非线性薛定谔方程为例，利用分步傅里叶方法求解时对非线性项直接采用积分处理，而不采取任何数学近似，数值计算时又将积分变成卷积利用傅里叶变换求解，从而方便而又精确地完成了非线性项的计算.整个过程没有任何人为的近似，从而保证了计算模型的精确度.同时，还对因步长选择引起的计算精度进行了分析，提出了从频谱图上判断空间、时间步长选
2009, 58 (7): 4738-4745.
doi:10.7498/aps.58.4738
摘要 +
提出了一种光纤横截面折射率变化呈旋转非对称变化的长周期光纤光栅（R-LPFG） 结构，并利用多层圆波导理论和横截面折射率离散分析方法，结合模式耦合方程组和数值求解方法理论分析了这种光栅的模式耦合特征.理论分析表明R-LPFG纤芯基模主要与一阶非对称包层模发生耦合，当光栅旋转度逐渐变大时，R-LPFG基模会与一阶非对称包层模的奇模和偶模同时发生耦合，这就会使原来单一的谐振峰逐渐分裂成双峰，这是常规光栅类型所不具有的透射谱特征.由于R-LPFG的双峰来自同一对耦合模式，它们对温度的响应很相似，因此可利用双峰间
2009, 58 (7): 4746-4751.
doi:10.7498/aps.58.4746
摘要 +
提出调频超声辐射力技术驱动微泡群，以加强微泡的吸附效率.基于改进的RP方程及粒子轨迹方程研究了微泡群整体的运动位移与调频信号的中心频率、调频范围、信号声压，以及微泡半径分布关系.研究结果表明调频信号在驱动半径具有宽泛分布的气泡群，以及半径分布远离谐振半径的气泡群时，作用效果好于传统正弦波信号.例如中心频率1 MHz、调频范围0.75 MHz的调频脉冲作用高斯分布（平均半径3.5 μm、均方差为1）的微泡群200 μs，可比同等声压的正弦波多约12%的微气泡产生位移30 μm.
2009, 58 (7): 4752-4759.
doi:10.7498/aps.58.4752
摘要 +
对二维组合开缝金属圆管的禁带特性进行了数值模拟和实验验证，着重研究了缝参数对禁带的影响，并分析了不同缝参数开缝圆管组合结构具有的独特禁带性质.模拟计算和实验结果符合较好，结果表明这种微缝带隙结构具有起始频率低的特点.同单一缝参数开缝圆管带隙结构相比，组合缝参数带隙结构具有连续的大禁带.
2009, 58 (7): 4760-4765.
doi:10.7498/aps.58.4760
摘要 +
利用近红外光结合对应波长的光吸收增强对照剂来实现在体小鼠脑皮层血管的光声成像.近红外光在生物组织上有较深的穿透能力；而作为光吸收增强剂的外源染料吲哚菁绿注射到血液系统后则增加了血管对光的选择性吸收，从而增强了血管光声信号的强度.实验在不破坏脑头皮和头盖骨的前提下，通过静脉注射吲哚菁绿，获得小鼠脑皮层血管的光声造影成像.光声重建的血管网络与小鼠脑部解剖照片相当符合.实验结果证明近红外光结合光吸收增强剂的光声血管造影技术对于开展光声脑功能成像，光声分子成像提供了潜在的可行性.
2009, 58 (7): 4766-4771.
doi:10.7498/aps.58.4766
摘要 +
鉴于以加热或冷却为目的的热量传递过程，其不可逆性应以NFDA1的耗散率来度量，为此可以用换热器中的NFDA1耗散率定义换热器的当量热阻，它既包含换热器中的传热热阻，还包含了由非逆流形式和非平衡流引起的附加热阻. 换热器当量热阻的倒数称之为换热器的当量热导. 通过NFDA1耗散定义的换热器当量热阻建立了传热不可逆性与有效度的联系，并导得了换热器有效度与当量热导（热阻）和热容量流比的统一函数关系式，它适用于不同流程布置的换热器. 因此，有效度-热导（热阻）方法能更方便于不同类型换热器性能的分析和比
2009, 58 (7): 4772-4778.
doi:10.7498/aps.58.4772
摘要 +
利用分子动力学方法计算模拟了沿〈100〉晶向冲击加载下单晶铜中双孔洞的贯通过程.发现孔洞周围发射剪切型位错环是孔洞塌缩和增长的原因.在拉伸阶段，孔洞首先分别独立增长，随后其周围塑性变形区开始交叠和相互作用，最后两个孔洞开始直接贯通.这种贯通模式和实验对延性材料中孔洞贯通过程的显微观察结果一致.对四种不同θ值（θ为两个孔洞中心连线与冲击加载方向之间的夹角）的模型分别进行了计算模拟，发现在相同的冲击加载强度下，θ＝0°和θ＝30°的孔洞之间没有相互贯通；
流体、等离子体和放电
2009, 58 (7): 4779-4786.
doi:10.7498/aps.58.4779
摘要 +
在“强光一号”加速器开展了Al丝阵Z箍缩产生K层辐射的实验研究，固定Al丝线径20 μm、丝阵直径12 mm，丝根数为8和12的负载获得K层产额分别为0.9 kJ/cm和1.1 kJ/cm，明显高于16和24根丝负载.辐射功率波形和时间分辨的X射线图像显示，低丝数负载存在拖尾质量引起的多次内爆现象.在60%—80%的内爆时间内，丝阵几乎停留在初始位置；主体内爆在随后的25—30 ns内完成，将部分等离子体留在初始位置，形成质量的拖尾分布；内爆后期驱动电流向外围的拖尾质量迁移，引
2009, 58 (7): 4787-4792.
doi:10.7498/aps.58.4787
摘要 +
通过将扰动速度势展至三阶，提出了Kelvin-Helmholtz（KH）不稳定性的弱非线性理论.在模耦合过程中观察到一个重要的共振现象，共振使得模耦合过程变得相当复杂，单模扰动很快进入非线性区，产生大量高次谐波，共振加强了非线性作用.分析了单模扰动中二次和三次谐波产生效应，以及对基模指数增长的非线性校正.模拟结果支持了解析理论.利用该理论，分析了KH不稳定的非线性阈值问题.
2009, 58 (7): 4793-4798.
doi:10.7498/aps.58.4793
摘要 +
采用空间透射波测量方法，实验研究透波密闭石英玻璃容器内等离子体喷流对垂直和水平极化电磁波的衰减，在有和无外加磁场条件下分析实验参数对等离子吸波效应的影响，分析等离子体的吸波机理.实验结果表明在非磁和本实验条件下，平面电磁波在等离子体中的衰减机理为碰撞吸收；在有磁和本实验条件下，平面电磁波在磁等离子体中的衰减机理同样为碰撞吸收，但是外加磁场的存在有限地改善了等离子体的吸波效应.为了使磁等离子体最有效地吸收电磁波，应该提高磁场感应强度，把高频混杂频率提高到测试微波频率范围内，或降低微波测试频率至本实验中的高混
2009, 58 (7): 4799-4805.
doi:10.7498/aps.58.4799
摘要 +
根据高功率微波源相互作用腔的物理结构特性，以磁绝缘传输线振荡器（MILO）为例，建立了一种单边二次电子倍增效应（mulitpactor）模型.采用概率统计和蒙特卡罗（MC）模拟方法，计算了敏感曲线和二次电子的时间演化规律，分析了射频场参数对二次电子倍增效应的影响，并提出了减小和抑制二次电子倍增效应的具体措施.
2009, 58 (7): 4806-4811.
doi:10.7498/aps.58.4806
摘要 +
采用双水电极介质阻挡放电装置，在氩气/空气混合气体放电中，在三种边界条件下得到了一种新型的超六边形斑图.给出了超六边形斑图的傅里叶变换及其不同模强度随旋转角的变化.实验测量了超六边形斑图随空气含量和外加电压变化的相图.研究了超六边形斑图的时空动力学，发现超六边形斑图是由两套子结构嵌套而成.在四边形边界条件下，研究了放电面积的大小对斑图模式选择的影响.发现超四边形斑图的形成受边界条件影响很大，而超六边形斑图则是自组织的结果.
凝聚物质：结构、热学和力学性质
2009, 58 (7): 4812-4816.
doi:10.7498/aps.58.4812
摘要 +
以有限元法为理论分析手段模拟分析了国产六面顶压机配套顶锤内部的温度场和热应力分布.探寻出了XKY-6×2000 MN型六面顶压机顶锤内部的温度场分布以及热应力取值.模拟结果表明加热顶锤内部温度分布不均匀，不均匀的温度分布产生了热剪切应力，热剪切应力峰值达到0.62 GPa，分布在41.5°小斜面上.加热顶锤内部的剪切应力值较非加热锤内部的剪切应力值高出18.0％.模拟分析结果与金刚石的高压合成实验事实相符，在理论上解释了加热顶锤使用寿命较非加热顶锤使用寿命短的原因，此项工作对于提高大顶锤使用寿命，降低生产
2009, 58 (7): 4817-4825.
doi:10.7498/aps.58.4817
摘要 +
采用分子动力学方法对Al50Mg50合金熔体的快速凝固过程进行了模拟，并采用双体分布函数、键型指数法和原子团类型指数法等方法，从微观结的不同层面对Al-Mg合金熔体快速凝固过程中微观结构的演化机理进行了深入的分析研究.结果表明：本模拟所获得的Faber-Ziman偏结构因子与实验结果符合较好.Al50Mg50合金熔体具有遗传性，在快速凝固过程形成了非晶态结构，其中二十面体短程序结构对非晶态结构的形成起决定性作用.基于原
2009, 58 (7): 4826-4834.
doi:10.7498/aps.58.4826
摘要 +
采用分子动力学方法及淬火技术，结合Gupta势和Sutton-Chen势，模拟研究了包含13，14，55，56，147及148个原子数的铱团簇的熔化行为. 结果表明，Gupta势和Sutton-Chen势对所研究的Ir团簇的基态几何结构和熔化行为给出了基本一致的描述：两种不同势给出了完全相同的基态几何结构；两种势给出的Ir团簇熔点及预熔化区间随团簇尺寸的变化关系基本一致；对于小Irn团簇（n=13,14）两类势均表现出比热峰值相对于均方根键长涨落饱和值滞后的现象. 但是
2009, 58 (7): 4835-4839.
doi:10.7498/aps.58.4835
摘要 +
采用分子静力学方法模拟了〈100〉单晶铜纳米线的拉伸变形过程，研究了纳米线屈服的机理. 结果表明：1） 纳米线初始屈服通过部分位错随机激活的{111}〈112〉孪生实现，后继屈服通过{111}〈112〉部分位错滑移实现；2） 纳米线变形初期不同滑移面上的部分位错在两面交线处相遇形成压杆位错，变形后期部分位错在刚性边界处塞积，两者都阻碍位错滑移，引起一定的强化作用.
2009, 58 (7): 4840-4845.
doi:10.7498/aps.58.4840
摘要 +
利用自制多功能微弧氧化电源，在保持双极性电压脉冲幅度不变的条件下，研究了阴极电压脉冲占空比（dc）对钛合金微弧氧化膜特性的影响.结果表明：阴、阳极的峰值电流随处理时间的变化分为几个不同阶段，各阶段的开始和结束时间与dc密切相关.氧化膜主要由金红石和锐钛矿相TiO2组成，金红石相TiO2的相对含量在dc=50%附近随dc的
2009, 58 (7): 4846-4852.
doi:10.7498/aps.58.4846
摘要 +
利用强流脉冲电子束（HCPEB）技术对多晶纯铝样品进行辐照，采用透射电子显微镜详细分析了辐照诱发的空位簇缺陷.HCPEP辐照后，在辐照表层内形成了大量的四方形空位胞，其间包含位错圈和堆垛层错四面体（SFT）等类型的空位簇缺陷.1次辐照后，空位胞内产生空位型位错圈，5次辐照则主要产生SFT；10次辐照后，空位胞内产生的空位簇缺陷主要是位错圈，局部区域也观察到了SFT缺陷，在产生SFT的附近区域具有很低的位错密度或者几乎无位错出现.HCPEB辐照产生的瞬间加热和冷却诱发了幅值极大且应变速率极高的应力，这一因素
2009, 58 (7): 4853-4861.
doi:10.7498/aps.58.4853
摘要 +
综述了近几年涌现出的一批新型轻质储氢材料，包括：碳纳米管、金属有机框架多孔材料、Al/B系复杂氢化物、金属-氮-氢系、金属有机复合物等，对其中采用第一性原理研究所取得的成果和最新的进展做了介绍，并结合实验结果做了应用分析.总结了各轻质储氢材料关联，为各种储氢材料设计之间提供了可以相互借鉴的方法，以便发展新的研究思路.
2009, 58 (7): 4862-4871.
doi:10.7498/aps.58.4862
摘要 +
运用分子动力学方法，研究了金属铜单晶中不同形状的Frank位错环演化形成的各种类层错四面体稳定构型.对其形成过程的细致分析表明，这些稳定构型都可以用统一的位错分解和位错反应过程来解释.模拟结果表明，在零温下各种Frank位错环存在各自的临界尺寸，小于临界尺寸的Frank位错环不能长成类层错四面体结构.对梯形、六边形等Frank位错环演化过程的模拟表明，在形成稳定类层错四面体的过程中，存在位错生长和回缩的振荡现象.振荡现象是由于位错间的排斥和吸引相互作用不同步或弹性波传播的延迟效应引起的.
凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
2009, 58 (7): 4872-4877.
doi:10.7498/aps.58.4872
摘要 +
通过晶胞平移获得Al-Zn-Mg-Cu合金中α-Al，Al3Sc及η相原子集团模型，采用自编软件建立α-Al/液态Al界面、α-Al/Al3Sc界面原子团模型.用递归法计算合金中各组织的态密度、结合能、费米能级，合金元素Sc与空位相互作用能等电子参数.依据电子参数解释合金晶粒细化、腐蚀的物理本质.研究表明： Al3Sc从液态金属析出时释放的能量比α-Al从液态金属析出时所释放的能量少，可先于α-Al从液态金属中析出；且α-Al
2009, 58 (7): 4878-4882.
doi:10.7498/aps.58.4878
摘要 +
用多体平均场意义下电子的Dirac方程讨论了电子自旋动力学及其相关问题. 在大分量Dirac方程的非相对论展开中讨论了电子自旋动力学的高阶效应，并且在二维情形下得到了包括一阶和二阶Rashba效应的电子自旋动力学哈密顿量，求出了相应的包括二阶Rashba效应的哈密顿量的能量和波函数的本征值解，由此讨论了二阶Rashba效应修正的物理含义和大小.
2009, 58 (7): 4883-4887.
doi:10.7498/aps.58.4883
摘要 +
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，对本征碳化硅纳米管和掺氮碳化硅纳米管的电子结构进行了计算.计算表明本征（8,0）碳化硅为直接带隙半导体，能带间隙为0.94 eV；掺氮浓度为1.56%和3.12％的碳化硅纳米管的能带间隙减小为0.83 eV和0.74 eV.从差分电荷密度可以看出，能带间隙的减小是氮硅键与碳硅键相比共价成键能力降低的结果.
2009, 58 (7): 4888-4894.
doi:10.7498/aps.58.4888
摘要 +
采用分子动力学（MD）模拟方法，从原子尺度上研究了离子束辅助沉积（IBAD）类金刚石（DLC）薄膜过程中离子束入射角对薄膜结构的影响.重点讨论了不同的离子束入射角所对应的薄膜表面模型，平均密度和sp3键含量.结果表明，离子束斜入射加强了入射原子的水平动能，从而加强了原子水平迁移；Ar离子斜入射时C原子迁移率均比垂直入射大，薄膜密度和sp3键含量都比垂直入射小.不同的离子束入射角随着到达比和入射能的变化，对薄膜结构的影响不同.离子束斜入射时可以得到不同结构的膜.
2009, 58 (7): 4895-4900.
doi:10.7498/aps.58.4895
摘要 +
用GULP程序拟合出α-Pu2O3的Pu-O作用BMH经验势参数.结合氧离子壳模型势，运用分子静力学和动力学计算出PuO2和α-Pu2O3理想晶体的结构参数和光学性质.结果显示：它们的空间群、晶胞参数、密度和熵等，与文献报道值接近，相对误差均小于1.2%；并计算出PuO2和α-Pu2O3的高频和静态介电张量、红外介电函数谱、晶格振动
2009, 58 (7): 4901-4907.
doi:10.7498/aps.58.4901
摘要 +
采用基于柠檬酸体系的溶胶-凝胶法制备了Pr0.7（Sr1-xCax）0.3MnO3系列的多晶块材, 同时还用脉冲激光沉积技术（PLD）在SrTiO3（100）衬底上外延生长了同一系列的薄膜, 系统研究了它们的晶格结构和电输运行为. 多晶和薄膜样品都具有正交晶格结构, 电输运行为在居里温度TＣ以上的高温顺磁相都很好
2009, 58 (7): 4908-4913.
doi:10.7498/aps.58.4908
摘要 +
研究了控制场对宽带超连续谱产生的影响，计算表明控制脉冲的波长在1.6±0.2 μm范围内调节时，谐波谱的超连续部分形状几乎没有变化，截止区位置和超连续谱宽度变化都小于5%.随着控制场相对于基频场强度的增加，谐波谱上超连续部分的宽度会增加.采用强度为6×1014 W/cm2，波长为800 nm，脉冲宽度为12 fs的多光周期基频脉冲叠加脉冲宽度为30 fs，波长为1.6 μm，相对相位为-0.1π，相对强度为20%的控制场作为驱动脉冲，选出了短量子轨道并产生105
2009, 58 (7): 4914-4919.
doi:10.7498/aps.58.4914
摘要 +
提出一种直接得到脉宽稳定的单个宽谱阿秒脉冲的新方法.利用波长为800 nm脉宽为5 fs的超短脉冲叠加上偏振方向与主脉冲成π/3，脉宽同样为5 fs的二次谐波脉冲驱动氦原子，可以得到宽度达到50 eV的超连续谱.当二次谐波的强度大于1014 W/cm2时，超连续谱的位置以及谱宽几乎不会随着二次谐波脉冲的强度的改变而改变.对85—125 eV的超连续谱进行滤波可以直接得到100 as左右的单个阿秒脉冲，这个性质对于实验上获得单个宽谱阿秒脉冲而言是非常有利的.
2009, 58 (7): 4920-4924.
doi:10.7498/aps.58.4920
摘要 +
用共蒸发法沉积了ZnTe/ZnTe:Cu复合多晶薄膜，通过XRD，XPS，C-V，I-V等研究了沉积温度对薄膜结构、Cu浓度分布及电池性能的影响.结果表明，沉积温度对薄膜的结构影响不明显,薄膜呈立方相，经185 ℃退火后出现了六方相.对薄膜的剖析发现，Cu浓度分布呈现先上升到一极大值而后快速下降的趋势, 100 ℃沉积的ZnTe/ZnTe:Cu薄膜，ZnTe层起到了阻止Cu扩散作用，用这种薄膜制作的太阳电池XD较大
2009, 58 (7): 4925-4930.
doi:10.7498/aps.58.4925
摘要 +
研究了在GaN缓冲层中插入40 nm厚高温AlN层的GaN外延层和AlGaN/GaN异质结材料, AlN插入层可以增加GaN层的面内压应力并提高AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）的电学特性. 在精确测量布拉格衍射角的基础上定量计算了压应力的大小. 增加的压应力一方面通过增强GaN层的压电极化电场, 提高了AlGaN/GaN异质结二维电子气（2DEG）面密度, 另一方面使AlGaN势垒层对2DEG面密度产生的两方面影响相互抵消. 同时, 这种AlN插入层的采用降低了GaN与AlGaN层之间的
2009, 58 (7): 4931-4935.
doi:10.7498/aps.58.4931
摘要 +
报道了不同掺杂浓度NPB：C60（富勒烯）作为空穴传输层对有机电致发光器件性能的影响.采用真空热蒸镀方法，制作了ITO/ NPB：C60 （x % ）/Alq3/LiF/Mg:Ag结构的四种有机电致发光器件.当NPB：C60的掺杂浓度是15％时，器件的启亮电压是4 V，最大亮度是11000 cd/m2.然而，当NPB：C60的掺杂浓度是20％时，器件的最大亮度降
2009, 58 (7): 4936-4940.
doi:10.7498/aps.58.4936
摘要 +
对一系列δ掺杂浅受主铍（Be）原子的GaAs/AlAs多量子阱和均匀掺杂Be受主的GaAs体材料中Be原子的能级间跃迁进行了光致发光（PL）研究.实验中所用的样品是通过分子束外延技术生长的均匀掺杂Be受主的GaAs外延单层样品和一系列GaAs/AlAs多量子阱样品，并在每量子阱中央进行了Be原子的δ掺杂，量子阱宽度为30 到200 ?.在4.2 K温度下测量了上述系列样品的光致发光谱，清楚地观察到了束缚激子的受主从基态1s3/2（Γ6）到第一激发态
2009, 58 (7): 4941-4947.
doi:10.7498/aps.58.4941
摘要 +
制作了底栅极顶接触有机薄膜晶体管器件，60 nm的pentacene被用作有源层，120 nm热生长的SiO2作为栅极绝缘层.通过采用不同自组装修饰材料对器件的有源层与栅极绝缘层之间的界面进行修饰，如octadecyltrichlorosilane （OTS），phenyltrimethoxysilane （PhTMS），来比较界面修饰层对器件性能的影响.同时对带有PhTMS修饰层的OTFTs器件低栅极电压调制下的场效应行为及其载流子的传输机理进行研究.结果得到，当|V
2009, 58 (7): 4948-4952.
doi:10.7498/aps.58.4948
摘要 +
在研究分析弛豫SiGe衬底上的应变Si 沟道nMOSFET纵向电势分布的基础上，建立了应变Si nMOSFET阈值电压模型，并利用该模型对不同的器件结构参数进行仿真，获得了阈值电压与SiGe层掺杂浓度和Ge组分的关系、阈值电压偏移量与SiGe层中Ge组分的关系、阈值电压与应变Si层掺杂浓度和厚度的关系. 分析结果表明：阈值电压随SiGe层中Ge组分的提高而降低，随着SiGe层的掺杂浓度的提高而增大；阈值电压随应变Si层的掺杂浓度的提高而增大，随应变Si层厚度增大而增大. 该模型为应变Si 器件阈值电压设计
2009, 58 (7): 4953-4957.
doi:10.7498/aps.58.4953
摘要 +
分别采用溶胶-凝胶和射频磁控溅射的方法制备了La0.67Sr0.33CuxMn1-xO3（x=0.05, 0.10和0.15）系列块材和薄膜，研究了Cu部分替代对薄膜光诱导特性的影响.实验结果表明随着Cu掺杂量的增加，薄膜的金属-绝缘转变温度向低温方向移动，且导电性降低.在金属相激光作用诱导电阻增大.光致电阻相对变化极大值随着Cu含量的增加而增大，当
2009, 58 (7): 4958-4961.
doi:10.7498/aps.58.4958
摘要 +
基于应变Si/（001）Si1-xGex材料价带E（k）-k关系模型，研究获得了其沿不同晶向的空穴有效质量.结果表明，与弛豫材料相比，应变Si/（001）Si1-xGex材料价带带边（重空穴带）、亚带边（轻空穴带）空穴有效质量在某些k矢方向变化显著，各向异性更加明显.价带空穴有效质量与迁移率密切相关，该研究成
2009, 58 (7): 4962-4969.
doi:10.7498/aps.58.4962
摘要 +
采用能量极小原理及S-W模型研究了外应力对铁磁/反铁磁（FM/AFM）双层薄膜体系交换偏置的影响.不施加外磁场时，根据能量与铁磁层磁化强度方向之间的关系，指出体系存在单稳态和双稳态两种不同的状态，是由交换各向异性与单轴各向异性之间的竞争控制的.体系处于单稳态还是双稳态直接决定着交换偏置的角度依赖关系.分析磁化过程发现，外磁场沿内禀易轴及内禀难轴方向施加时，磁滞回线的一支转换场发生突变，而另一支转换场则保持不变，最终导致交换偏置场和矫顽场出现阶跃行为.数值计算表明，交换偏置场和矫顽场在阶跃点均具有较大的数值
2009, 58 (7): 4970-4975.
doi:10.7498/aps.58.4970
摘要 +
使用成分分别为MnFe2O4和ZnFe2O4的靶，使用射频溅射交替沉积制备了成分不同的Mn1-xZnxFe2O4薄膜，沉积薄膜所用基片分别为单晶硅Si（100），氧化的单晶硅SiO2/Si（100）, ZnFe2O4为衬底的单晶硅ZnFe<
2009, 58 (7): 4976-4979.
doi:10.7498/aps.58.4976
摘要 +
研究了氧空位对La0.5Ca0.5MnO3 （LCMO）多晶块材的电输运和磁性质的影响. 随着氧空位的增加, 样品在高温段的电阻率一直增加, 并满足绝热小极化子模型, 而低温段的电阻率先下降后上升, 并出现明显的dR/dT>0的行为, 直至最后变为绝缘的. 氧空位的增加抑止了反铁磁相的出现, 使得脱氧的LCMO样品不发生反铁磁转变, 进一步增加氧空位则会抑制铁磁相.
2009, 58 (7): 4980-4986.
doi:10.7498/aps.58.4980
摘要 +
通过对（1-x）（K0.5Na0.5）NbO3-xSrTiO3（0≤x≤0.15）陶瓷的相组成、晶体结构和介电性能的研究发现，该陶瓷为单一的钙钛矿结构相.当x含量较小（x＜0.1）时为正交相结构，x≥0.1时转变为四方相结构.随着SrTiO3掺杂量的增加，样品的致密度增加，样品由正常铁电相逐渐向弥散铁电相转变，且相
2009, 58 (7): 4987-4991.
doi:10.7498/aps.58.4987
摘要 +
测量了同成分纯铌酸锂的低温红外光谱，发现低温下铌酸锂晶体将会出现位于3200 cm-1左右的新红外吸收峰.研究发现该峰与晶体中的氢离子无关，并且其峰强和峰形都随温度的升高发生复杂的变化.基于上述实验结果，认为该峰应该起源于电子在相邻的小极化子（Nb4+Li）和自由极化子（Nb4+Nb）之间的跃迁.另外，通过拟合发现新红外吸收峰可分解成三个高斯峰，这三峰应归因于能量有细微差别的三种跃迁.
2009, 58 (7): 4992-4996.
doi:10.7498/aps.58.4992
摘要 +
结合纳米材料折射率（小于1.4）和AM0太阳光谱特性，对空间硅太阳电池的减反射膜进行了设计分析.分别设计了常规材料和纳米材料的双层、三层减反射膜，得到了最佳的膜系参数，并作出了反射率变化曲线.结果发现，采用低折射率纳米材料的三层减反射膜有着更好的减反射效果，新型纳米减反射膜系与采用常规材料的减反射膜系相比，优化后的最小加权平均反射率减小了15%（双层减反射膜）和24.5%（三层减反射膜）.
2009, 58 (7): 4997-5001.
doi:10.7498/aps.58.4997
摘要 +
用二次阳极氧化方法制备出分立、双向贯通并且超薄（500—1000 nm）的多孔阳极氧化铝膜，贴合到硅片上进行干法刻蚀，实现图形转移，得到了硅基纳米孔阵列结构，并对工艺中影响图形转移质量的因素进行了探索.扫描电镜（SEM）测试结果表明该途径得到的纳米结构孔形态均匀且大面积有序，孔深度可达到125 nm.对该样品进行热氧化处理后进行光致发光（PL）测试，结果表明其光致发光机理是基于通常较微弱的TO声子辅助的硅带边发光，并实现了显著发光增强，对这种增强效果的物理机理进行了理论分析.该结构具有的独特光学特性为利用
2009, 58 (7): 5002-5006.
doi:10.7498/aps.58.5002
摘要 +
借助指数掺杂与均匀掺杂光电阴极的量子效率公式，提出了采用加权平均法表示的反射式变掺杂光电阴极量子效率理论模型.使用该模型对某掺杂结构的反射式GaAs光电阴极量子效率曲率进行了拟合，获得了最佳的拟合效果，且模型的拟合结果能够定量地揭示材料的变掺杂结构，在不同入射光波段对阴极量子效率的贡献不相同这一现象.针对此现象进行了深入地分析和探讨.
物理学交叉学科及有关科学技术领域
2009, 58 (7): 5007-5012.
doi:10.7498/aps.58.5007
摘要 +
采用直流磁控溅射并通过优化工艺参数，在（100）Si衬底上成功制备了高度（100）择优的MgO薄膜和MgO/TiN双层膜结构.对 （100）MgO择优取向温度影响机理做了详细讨论，并利用XRD，AFM，FESEM等手段研究了在（100）Si和（100）TiN/Si两种衬底上，不同工艺条件下MgO薄膜的表面和断面微观结构，表征了MgO薄膜的柱状生长结构和与TiN薄膜的良好外延关系.在对薄膜光学特性的研究中，利用Sellmeier模型获得了Si上MgO薄膜在可见光波段的折射率参数（550 nm处折射率为1.6
2009, 58 (7): 5013-5021.
doi:10.7498/aps.58.5013
摘要 +
分别采用sol-gel法和磁控溅射法在Si（001）单晶衬底上制备出（111）和（001）取向的MgO缓冲层薄膜，随后在其上生长Ba0.7Sr0.3TiO3（BST30）铁电薄膜.通过X射线衍射，扫描电子显微镜，原子力显微镜等方法研究了薄膜的微结构.实验结果发现，在较厚的MgO（001）缓冲层上可长出（101）取向的BST30薄膜，而在较薄的MgO（111） 缓冲层上则表现出（101）和（111）取向相互竞争的现象，随着MgO（111）缓冲
2009, 58 (7): 5022-5028.
doi:10.7498/aps.58.5022
摘要 +
以GaP为靶材、Ar为工作气体，采用射频磁控溅射法制备了厚层GaP膜.对沉积过程中的辉光放电等离子体进行了发射光谱诊断，发现只有ArⅠ发射谱线.研究了工艺参数对发射谱线强度的影响规律，并在此基础上通过同时改变射频功率、Ar气流量及工作气压，使ArⅠ发射谱线强度保持相同.发现通过增大射频功率、减小工作气压而保持ArⅠ发射谱线强度不变可以提高GaP膜的沉积速率，并使GaP膜的沉积工艺参数得到优化.在优化后的工艺参数下制备出了符合化学计量比、红外透过性能好的厚层GaP膜.
2009, 58 (7): 5029-5034.
doi:10.7498/aps.58.5029
摘要 +
采用离子束辅助沉积法制备了锂离子电池硅薄膜负极材料，研究了硅薄膜的晶体结构、表面形貌和电化学性能.研究结果表明：硅薄膜是非晶态的结构；非晶态硅薄膜发生嵌脱锂反应的电位分别为0.03 V与0.34 V和0.16 V与0.49 V；硅薄膜表现出很高比容量和充放电效率，其可逆比容量和库仑效率分别为3134.4 mAh/g和87.1％；硅薄膜具有优异的循环性能，在0.5C倍率下200次循环后容量保持率为92.2%.
2009, 58 (7): 5035-5040.
doi:10.7498/aps.58.5035
摘要 +
研究了紫外领域常用的6种大带隙的氟化物薄膜材料，在氟化镁单晶基底上用热舟蒸发镀制了三种高折射率材料薄膜LaF3，NdF3，GdF3和三种低折射率材料薄膜MgF2，AlF3，Na3AlF6；用商用lambda900光谱仪测量了它们在190—500 nm范围的透射率光谱曲线；用包络法研究了它们的折射率和消光系数，研究了影响透射率和光学常数的主要因素，给出了6
2009, 58 (7): 5041-5045.
doi:10.7498/aps.58.5041
摘要 +
采用常规的射频等离子体增强化学气相沉积技术制备了可以用于微晶硅薄膜太阳电池的n型的掺杂窗口层材料.通过掺杂窗口层材料在电池中的应用发现：微晶硅薄膜太阳电池由于其电子和空穴的迁移率相差比较小而显示出磷掺杂的n型的微晶硅材料也可以像硼掺杂的p型的微晶硅材料一样，可作为微晶硅薄膜太阳电池的窗口层材料；两种窗口层制备电池的效率差别不大，而且量子效率（QE）测试结果显示两种电池的n/i和p/i界面没有明显的区别；电池的双面不同波长拉曼光谱的测试结果给出：不论是n/i/p还是p/i/n型的电池，在起始生长本征层阶段均
2009, 58 (7): 5046-5050.
doi:10.7498/aps.58.5046
摘要 +
通过溶解C60的CCl4溶液在大气中的慢蒸发可以合成C59N和C19N晶体，这项实验结果为CnN（n≤59）晶体研究开辟了一种简单而有效的途径.
2009, 58 (7): 5051-5056.
doi:10.7498/aps.58.5051
摘要 +
研究了1 MeV和1.8 MeV电子辐照下GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的辐照损伤效应.电学性能研究结果表明，GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的开路电压、短路电流和最大功率随辐照剂量的增加发生明显衰降，在1 MeV电子辐照下剂量为1×1015cm-2时，与辐照前相比最大功率衰降了17.7%.暗I-V特性分析表明，高能电子辐照下三结电池串、并联电阻的变化是引起太阳电池电学性能衰降的重要原因.光谱响应分析结果表明，GaInP
2009, 58 (7): 5057-5064.
doi:10.7498/aps.58.5057
摘要 +
研究了混沌时间序列预测问题.提出了一种由五元生长因子组调控的类皮层神经网络模型，即多簇回响状态网络模型（MCESN）.研究表明该生长因子组能够有效决定模型的拓扑性质；同时具备小世界和无标度等复杂网络特征的MCESN能够获得较优的预测结果.通过Monte Carlo仿真实验表明，该模型不仅训练算法简单，而且与常规回响状态网络比较，预测结果的精度更高、标准差更小.
2009, 58 (7): 5065-5069.
doi:10.7498/aps.58.5065
摘要 +
研究了阈下信号在含噪声的Hodgkin-Huxley神经元单向耦合系统中的传输特性.结果表明，各单元中均存在随机共振现象，可见噪声有助于提高信号的检测和传输；另外，耦合实现了信号的传输，且随着耦合强度的增强信号的传输效率增加，在耦合强度达到某一程度时两神经元实现了有时延的一致放电；并且接收元的信噪比最优值处的噪声强度随着耦合强度的提高而减小，最终与驱动元的一致；另外在耦合强度过强时，接收元出现过耦合放电，但是最终会被不断增强的噪声抑制，此现象有助于解释神经元的自放电及神经系统的自调节.研究表明噪声和耦合在
2009, 58 (7): 5070-5074.
doi:10.7498/aps.58.5070
摘要 +
利用随机Hodgkin-Huxley模型对发生在不同膜面积、不同温度下的神经元新陈代谢能量损耗进行了数值模拟研究.与实际神经元进行比较，表明神经元细胞膜存在一个最佳的膜面积和最佳的温度. 在最佳的膜面积和温度下，神经元的新陈代谢能量损耗最小. 最佳的膜面积与实际神经元膜面积一致，并且这个最佳的温度与室温一致.
2009, 58 (7): 5075-5082.
doi:10.7498/aps.58.5075
摘要 +
以主观听觉测试实验为手段，研究人耳听觉系统辨识能力与声音特性、评价主体训练程度及噪声干扰的关系.实验结果发现：人耳辨识声音能力主要由声信号的谱时结构决定，人耳对于谐音信号的辨识能力明显强于非谐音，对于稳态信号的辨识能力略强于瞬态信号；评价主体的训练可以提高辨识效果及准确性，但与声音特性密切相关；不同的噪声干扰对人耳目标辨识能力的影响主要取决于声音频谱结构；比对测听方式能提高非受训人员的辨识准确性，但不影响受训人员的辨识效果.
地球物理学、天文学和天体物理学
2009, 58 (7): 5083-5090.
doi:10.7498/aps.58.5083
摘要 +
利用极值理论（extreme value theory, EVT）中的广义帕雷托分布（generalized Pareto distribution, GPD），结合空间参数估计方案研究了中国1960—2007年740站的月平均温度距平中极端暖月事件（extreme warm month events，EWME）的空间分布特征，给出了历史上典型EWME的重现时间估计，重点分析了区域气候变暖作为强迫因子对EWME分布的潜在影响.分析表明：1）中国EWME的性质的空间分布差异较大，青藏高原西部、中国西南地区、
2009, 58 (7): 5091-5097.
doi:10.7498/aps.58.5091
摘要 +
提出了一种利用纯转动拉曼激光雷达修正对流层目标定位误差的方法，其基本思想是通过接收氮气和氧气的纯转动拉曼回波信号反演大气折射率垂直廓线，根据目标定位误差理论修正不同高度处目标物的总折射角和高度定位修正值.结果表明：通过纯转动拉曼激光雷达反演大气折射率廓线，可较好修正目标定位误差.计算定位误差时得出相同高度处目标物的总折射角和高度定位修正值随视仰角的增加而减小.当视仰角为10°时，位于8 km高度处的目标物总偏折角可达3.15′，高度定位修正值为14.55 m.当视仰角为30°时，相同高度处目标物总偏折角仅
2009, 58 (7): 5098-5103.
doi:10.7498/aps.58.5098
摘要 +
利用相干叠加原理和广义Huygens-Fresnel 衍射积分公式，理论上研究了具有确定初始相位排列的激光束列阵通过大气湍流的传播特性.发现在近距离的传输过程中，列阵光束的光强分布会出现螺旋状分布（即光学涡旋）.但由于大气湍流的影响，光束列阵远场涡旋特性随着传输距离的增加逐渐消失，成为无旋涡的实心光束；且当大气湍流变弱时，旋涡特性的有效传输距离逐渐变长.
2009, 58 (7): 5104-5110.
doi:10.7498/aps.58.5104
摘要 +
给出了任意非麦克斯韦速度分布条件下，碰撞等离子体非相干散射谱的求解方法的一般表达式，并给出了谱计算中，所必需的两个复奇点积分的计算方法.计算了低电离层HF加热下功率谱，讨论了碰撞频率、非麦氏指数、电子密度、电子温度和离子温度对功率谱的影响.由于碰撞和非麦克斯韦因子的作用，原有的电离层参量和谱型特征的对应关系不再成立，这会对电离层参量的反演带来很大误差，必须对原有的理论模型予以修正.
2009, 58 (7): 5111-5117.
doi:10.7498/aps.58.5111
摘要 +
研究了在考虑磁场倾斜情况下，ULF波（0.1—10 Hz）从磁层到地面的传播，得到此情况下ULF波的解析解.分析了倾斜磁场对电离层Alfven谐振器各种参数如反射系数、谐振频率、衰减率的影响.数值模拟分析结果表明，磁倾角的变化导致标高以及电离层电导率的改变，进而影响IAR的参数.随着磁倾角的减小，谐振频率与IAR的衰减降低，并且衰减最大值对应的电离层电导率也减小.
2009, 58 (7): 5118-5125.
doi:10.7498/aps.58.5118
摘要 +
提出了基于粒子群算法的认知无线电决策引擎，并提出了一种种群自适应粒子群算法，利用粒子群算法调整优化无线电参数，运用多载波系统对算法性能进行了仿真分析.实验结果表明基于二进制粒子群算法的认知决策引擎在收敛速度、收敛精度和算法稳定性上都要明显优于经典遗传算法，基于种群自适应粒子群算法的决策引擎则能进一步提高算法初期性能，满足认知无线电实时性要求.
2009, 58 (7): 5126-5132.
doi:10.7498/aps.58.5126
摘要 +
基于无源射频识别技术原理和天线散射理论，导出了不同负载情况下的雷达截面计算方法，并结合雷达截面和电磁传播环境分析了无源射频识别系统的识别距离.通过测量标签天线不同负载情况下的反向散射功率，再结合该计算方法，从而得出雷达截面.理论分析与实验测量结果保持一致.研究结果对优化无源射频识别系统的标签性能有益.