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物理学报
中国物理学会，中国科学院物理研究所
物理学报

中国物理学会，中国科学院物理研究所

欧阳钟灿

半月刊

1000-3290

wulixb@aphy.iphy.ac.cn

010-82649294

100190

北京603信箱

物理学报/Journal Acta Physica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>刊登物理学科各领域中原创性成果的前沿研究综述、研究快讯及研究论文。该刊以论文水平高、创新性强，发表速度快的特点，受到国内外物理学工作者的高度重视，被国际著名的SCI等17种核心检索系统收录。2004年在SCI数据库中，影响因子为1.250。该刊被引频次已连续5年居中国物理类期刊第一位，已达到国际期刊的中上水平。在中信所数据库中，该刊被引频次和影响因子已连续7年居中国物理类期刊第一位，曾多次被评为中国科学院优秀期刊一等奖，荣获首届、第二届、第三届国家期刊奖，2001年荣获中国期刊方阵“双高”（高知名度，高学术水平）期刊和2001，2002，2003，2004，2005年百种中国杰出学术期刊奖。　　　 欢迎各省、市、县图书情报界、科技教育界、高科技企业界及广大物理学工作者订阅。
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    多域跨协议量子网络的域间密钥业务按需提供策略

    陈越刘长杰郑伊佳曹原...
    1-13页
    查看更多>>摘要：现有的城域量子网络大多基于单一的量子密钥分发协议实现,将不同协议实现的城域量子网络进行互联是大规模量子网络的发展趋势,但其域间密钥业务提供仍存在成功率低、密钥供需不适配等问题.针对以上问题,本文面向多域跨协议量子网络提出了两种域间密钥业务按需提供策略,分别是基于BB84(Bennett-Brassard-1984)旁路优先的按需提供策略和基于测量设备无关(measurement-device-independent,MDI)旁路优先的按需提供策略.同时,设计了内嵌两种策略的域间密钥业务按需提供算法.仿真结果表明,所提策略能够在双域和三域量子网络中高效完成域间密钥业务的按需提供.相比传统策略,两种按需提供策略可将多域量子网络的密钥供需均衡度提高1个数量级以上,MDI旁路优先策略在低密钥率需求下可将域间密钥业务请求成功率提升30％.此外,所提策略可在一定程度上降低域间密钥业务提供的成本,提高现实安全水平.

    多域量子网络量子密钥分发跨协议密钥业务提供

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    带电沙尘大气对微波量子照明雷达性能的影响

    杨瑞科王甲乐
    14-25页
    查看更多>>摘要：本文旨在研究带电沙尘大气对微波量子照明雷达性能的影响.基于Mie粒子散射理论,运用模拟离散随机分布粒子对光子多重散射的蒙特卡罗方法,对不同能见度及不同粒子带电量的沙尘大气的微波衰减进行分析.根据量子照明雷达理论,采用基于分束器理论的分光链路模型模拟沙尘大气信道,并根据量子雷达方程及量子检测错误概率理论,开展不同能见度带电沙尘大气对微波量子照明雷达的检测错误概率、信噪比和最大探测范围等影响研究,并与经典TMN雷达性能进行对比分析.结果表明,在沙尘大气中,量子照明雷达的性能随着能见度的增大而提高,粒子带电会引起信号衰减增大及系统性能下降,带电量的变化引起性能的改变是非线性的.当能见度较高时适当提高信号频率可提高量子照明雷达的性能,当能见度较低时频率提高带来的增益会小于衰减增大带来的性能下降,这种情况不宜增大频率.在与经典雷达的比较发现,在较低能见度及较低发射平均光子数时量子雷达性能较优,但随着光子数增加,优势逐渐降低.

    量子照明雷达沙尘大气探测性能多重散射

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    活性三嵌段共聚物的凝胶化转变

    石子璇金燕金奕扬田文得...
    26-34页
    查看更多>>摘要：活性物质的自推进特征引发了许多非平衡自组织现象,而聚合物链的构象自由度可以使链产生独特的平衡自组装行为,这激发了活性物质与聚合物物理的交叉研究.本文通过分子动力学模拟,研究了自驱动活性对ABA型三嵌段共聚物凝胶化转变的调控.研究结果表明活性嵌段共聚物凝胶的塌缩源于自驱动活性引起的网络链运动,活性越大则凝胶网络越容易产生大直径空洞.在凝胶网络的拓扑缺陷方面,当A嵌段之间吸引强度较大时,环链比例随活性力增强而增大,吸引强度较小时情况则相反.交联点的分支数随活性的变化除了受到吸引强度的影响,还与链刚性有关.在动力学方面,活性聚合物的定向运动会引发稳定聚合物凝胶整体的反常扩散.本文的研究有助于增进对活性聚合物集体行为的认识,为高分子活性材料的设计和应用提供了新的思路.

    活性物质ABA三嵌段共聚物非平衡系统聚合物凝胶

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    新型忆阻耦合异质神经元的放电模式和预定义时间混沌同步

    贾美美曹佳伟白明明
    35-54页
    查看更多>>摘要：首先提出一种新型局部有源忆阻器,并分析该忆阻器的频率特性、局部有源性及非易失性.然后将新型局部有源忆阻器引入二维Hindmarsh-Rose神经元和二维FitzHugh-Nagumo神经元,构建新型忆阻耦合异质神经元模型.在数值仿真中,通过改变耦合强度,发现该模型具有周期尖峰放电模式、混沌尖峰放电模式、周期簇发放电模式及随机簇发放电模式.最后基于Lyapunov稳定性理论和预定义时间稳定性理论,提出一种新型预定义时间同步策略,并将该策略应用于新型忆阻耦合异质神经元的混沌同步中.结果表明,与有限时间同步策略、固定时间同步策略和传统预定义时间同步策略相比,新型预定义时间同步策略的实际收敛时间最小.研究新型忆阻耦合异质神经元的放电模式和混沌同步有助于探索大脑的神经功能,并在神经信号处理及保密通信领域中具有重要意义.

    预定义时间同步策略局部有源忆阻器异质神经元内部不确定性和外部干扰

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    基于双向吸收光谱精准标定的光频扫描干涉绝对测距

    周强吴腾飞曾周末邾继贵...
    55-66页
    查看更多>>摘要：本文研究了光频扫描干涉绝对测距的长度基准精准标定方法.利用气体吸收光谱在线标定测距系统中作为长度基准的延时长光纤光程,并提出利用加权线性最小二乘方法解决不同吸收谱峰不确定度的差异.针对吸收光谱标定光纤光程重复精度低的问题,提出了利用双向吸收光谱特征融合的方法提升光纤光程标定精密度.针对吸收谱峰绝对光频准确性不足的问题,提出单一吸收光谱比例系数的标定方法,相较于逐一校准谱峰光频的思路更为简单直接,提升了光纤光程标定准确度.为验证上述方法的有效性,分别进行了重复精度评估实验、比例系数标定实验以及精度比对实验.实验结果表明,标定164 m光纤光程的标准差为10-30μm,在系统温度上升及温度稳定条件下,0-10 m及0-15 m的测量范围内,测距标准差不大于5µm,测距比对残差不大于±4μm,显示了该系统良好的测距性能.

    光频扫描干涉气体吸收光谱绝对测距加权最小二乘

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    应用于超高速流场电子密度分布测量的七通道微波干涉仪测量系统

    马平田径田得阳张宁...
    67-79页
    查看更多>>摘要：高超声速飞行器在临近空间飞行时,由于飞行器与空气剧烈的相互作用,形成包含等离子体鞘套和尾迹的等离子体流场,研究其电子密度分布特性对高超声速飞行器的目标识别、测控通信等具有重要意义.地面模拟实验测量是研究等离子体包覆高超声速飞行器电磁散射特性的有效方法之一,为满足地面模拟实验瞬态等离子体流场电子密度分布的测量需求,本文提出了一种Ka波段七通道微波干涉仪测量系统研制方案.该系统采用单发七收的方式,利用单曲面透镜将波导开口天线辐射的电磁波转化为近似平面波,将7个平行且非对称排列的开口波导作为接收通道天线,缩减了接收天线的尺寸以及天线之间的距离,提高了测量的空间分辨率.基于七通道微波干涉仪测量系统在弹道靶和激波管设备开展了动态实验,测量了超高速流场电子密度二维分布,结果表明该系统具备瞬时大动态范围信号的接收能力,幅度线性动态范围优于65 dB,相位动态范围180°,响应时间优于1 μs;所测量的超高速流场等离子体电子密度二维分布,能够较好地反映弹道靶设备与激波管设备产生的瞬态等离子体细节变化,电子密度测量动态范围为(1010-1013)cm-3量级,电子密度测量误差不超过0.5个数量级,径向空间分辨率优于15 mm.

    超高速流场等离子体微波干涉仪电子密度分布测量

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    靛红双氮二苯腙分子开关的光致异构化机理

    庞晓娟赵凯玥何航宇张宁波...
    80-89页
    查看更多>>摘要：腙类分子开关在超分子化学领域有非常重要的应用价值,基于靛红发色团发展出的新型腙类分子开关已被合成.因其具有可见光激发下的顺反异构化特征、衍生物的易合成性及对外界刺激的敏感性,其在生物化学领域具有重要的应用价值.然而,该新型分子开关的光致异构化机制尚不明确,异构过程是否存在新奇的现象也不得而知.本文采用基于半经验OM2/MRCI的轨迹面跳跃动力学方法,系统地研究了一种名为靛红双氮二苯腙分子开关E-Z异构化过程的光致异构化机理.研究发现该E构型分子开关的S1激发态平均寿命约为107 fs,该分子开关的E-Z异构化量子产率为16.01％.通过对该分子开关光致异构化过程的计算,明确了两种不同分子开关异构化机制;除围绕C=N键旋转的传统分子开关异构机制之外,阐明了新的异构机制——分子开关转子部分面对面的扭转;通过时间分辨的荧光辐射谱的计算,预测了异构化过程中存在极快的荧光猝灭现象,并且伴随着荧光红移的发生;通过对计算得到的荧光光谱与激发态平均寿命的分析,提出了"暗态"的存在,并对"暗态"存在的原因给出了可能的解释.研究结果可为新型分子开关的设计及应用提供理论指导作用.

    分子开关光致异构化激发态非绝热动力学

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    超冷离子源研究进展

    周文长方锋罗长杰牟宏进...
    90-109页
    查看更多>>摘要：纳米离子束是制备束斑直径在微纳米尺度荷能离子束的先进技术,主要应用于高分辨和高精度的离子束分析、离子束加工和离子束材料改性研究,在材料分析、微纳加工、微电子器件制造和量子计算等方面发挥着重要的作用.高品质离子源作为纳米离子束装置的关键部件,其性能指标直接决定着该装置的技术水平.然而,目前常用的传统离子源存在离子种类单一、能散高和结构复杂等问题,已经难以满足新应用场景下的多离子种类和高分辨的要求,突显出研发新型离子源的重要性和迫切性.随着激光冷却技术的日臻成熟,基于光电离冷原子和激光冷却离子技术可以获得温度在mK甚至μK量级的超冷离子,其低温和易于操控等典型特征极大地促进了超冷离子源的发展.超冷离子具有极小的横向速度发散,可以显著提升离子源的亮度和发射度等品质参数,为纳米离子束技术的革新带来了巨大的发展机遇.因此,超冷离子源的研究对于实现更高亮度、更小尺寸、更低能散、更多样化离子种类以及结构更简化的高品质离子源具有重要的意义.本文综述了近年来超冷离子源的研究进展,从制备原理、产生方式以及典型应用等方面介绍了磁光阱离子源、冷原子束离子源和超冷单离子源在基础研究和应用技术研发方面取得的重要成果,并对超冷离子源的未来发展和应用前景进行了展望.

    纳米离子束磁光阱离子源冷原子束离子源超冷单离子源

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    超快光纤激光器中可控脉冲产生与湮灭动力学

    周瑞李阳朱润徽张祖兴...
    110-117页
    查看更多>>摘要：本文采用实时傅里叶变换光谱探测技术,研究了基于泵浦强度调制的超快光纤激光器中锁模脉冲产生与湮灭动力学过程.结果表明:当泵浦调制电压处于高电平时,激光器输出稳定的锁模脉冲.随着调制电压跳变至低电平,锁模脉冲的强度不断降低,而后经历一段衰减振荡阶段后发生湮灭,在～5 μs后孤子从噪声中重建,这一过程伴随着调Q不稳定性的产生.在低电平阶段,激光腔内的湮灭过程连续发生,其周期为～55 μs.通过改变调制泵浦的占空比,能够操控在低电平调制下孤子连续湮灭的次数.进一步,锁模与孤子湮灭的连续切换过程与泵浦调制频率有关,调制频率的升高能够有效缩短两种状态的持续时间从而减少孤子湮灭的次数.此外,通过减小低电平的值,能够降低激光腔内的增益,使得孤子连续湮灭的周期缩短.研究结果有利于深入了解孤子的形成与湮灭动力学,并为超快激光器各种运行机制的发展提供了新的视角.

    泵浦强度调制孤子湮灭脉冲状态切换色散傅里叶变换

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    基于490 nm垂直外腔面发射激光器的长距离水下激光通信系统

    王涛王章行沈小雨朱仁江...
    118-126页
    查看更多>>摘要：水下无线光通信技术为深海勘探和海洋资源开发利用带来了一种效率高且可靠性强的通信新方案.本文采用490 nm垂直外腔面发射激光器作为光源,基于声光外调制技术,采用脉冲位置调制方式(pulse-position modulation,PPM)搭建了长距离水下无线光通信系统.结合光源的优势并经过软判决算法优化PPM解调来提升水下通信性能,采用64 PPM调制,成功实现了 96 m的水下传输距离,在50 MHz时隙频率下得到传输的误码率为1.9 × 10-5.同时测量到采用软判决解调相较于硬判决解调在性能增益上有着大约2 dB的提升,验证了软判决算法在提升水下通信性能方面相比硬判决算法的显著优势.

    垂直外腔面发射激光器脉冲位置调制软判决算法水下无线光通信

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