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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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    锥角调制的圆艾里涡旋光束构建光学针

    陆万利
    127-133页
    查看更多>>摘要：光学针是一种特殊的空间光场分布,具有极小的横向光斑尺寸,可以突破衍射极限,同时在纵向上拥有较长的焦深.光学针通常利用透镜对光束进行紧聚焦来产生,本文利用圆艾里光束固有的自聚焦特性来构建光学针.研究结果表明,锥角调制的圆偏振圆艾里涡旋光束在选取合适的拓扑荷后,可以产生光学针.这是因为在锥角调制下,光束的纵向分量被显著增强,而纵向分量光场具有极小的横向光斑尺寸.光学针的焦深与光束的主环半径近似呈线性关系,因此增大主环半径可以有效增强光学针的焦深.此外,具有不同拓扑荷的圆艾里涡旋光束可以构建出不同结构的空间光场.本文的研究有望在超分辨成像和光学微操控等领域具有潜在应用价值.

    光学针圆艾里光束光学涡旋光场调控

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    应用于1064 nm倍频实验的啁啾周期极化铌酸锂晶体的结构设计与角度鲁棒性测试

    刘励强苏伟伦刘峻铭邹娱...
    134-142页
    查看更多>>摘要：通过倍频技术产生的532 nm固体激光器是目前应用最广泛的激光器之一,其最常用的倍频晶体三硼酸锂(LBO)在角度鲁棒性与倍频效率上仍有不足.为获得具有较好的角度鲁棒性的倍频晶体,实现激光器结构复杂度的降低与稳定性的提升,本文从角度鲁棒性的理论分析出发,对啁啾周期极化铌酸锂(CPPLN)晶体的结构进行设计,并对其进行理论仿真与实验测试.模拟仿真的结果表明,该设计结构的CPPLN晶体具有良好的角度鲁棒性,在-3°至+3°的范围内倍频效率一直维持在最高倍频效率的60％以上.倍频实验的结果显示可以达到LBO晶体的11倍以上.同时CPPLN晶体的倍频光功率关于入射角度的半高宽可以达到6°以上,并且出射光斑为标准的高斯光斑,几乎不受入射角度的影响.研究表明,CPPLN晶体具有远高于LBO晶体的倍频效率,且角度鲁棒性优于LBO晶体的角度鲁棒性.

    非线性光学啁啾周期极化铌酸锂晶体腔外倍频角度鲁棒性

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    基于法布里-珀罗腔的可调谐连续域束缚态及应用

    任洋李振雄张磊崔巍...
    143-153页
    查看更多>>摘要：优异的光学吸收器一直具备着高品质因数和完美吸收的特性,然而,这类吸收器通常会受到传统表面等离子体共振带来的欧姆损耗,制约其在实际应用中的吸收性能.本文提出了一种基于法布里-珀罗腔的可调谐连续域束缚态(bound state in the continuum,BIC),通过调整模型的参数,可将BIC可以转变为准BIC,在连续谱中实现了 100％的完美吸收.在本文中,采用干涉理论探究了影响完美吸收的因素,用耦合模理论和阻抗匹配理论对准BIC进行理论计算,采用电场和磁场理论解释了吸收器完美吸收的物理机制.与传统吸收器相比,该吸收器具有优异的结构参数鲁棒性和广泛的BIC调控范围.更重要的是,该吸收器具有出色的传感性能,其最大灵敏度可达34 nm/RIU,最大品质因数为9.5.最后,该吸收器还实现了双频的开光性能,其中双频开关的最大调制深度和最小插入损耗分别为99.4％和0.0004 dB.这些研究结果在光子学、光通信、传感器技术等领域具有重要意义.

    连续域束缚态完美吸收耦合模理论传感

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    融合环形统计矢量的复合材料褶皱缺陷超声相位迁移成像

    刘淑倩张海燕张辉朱文发...
    154-164页
    查看更多>>摘要：超声波的相位变化携带着组织结构的重要信息,通过相位加权可提高超声图像的清晰度.针对褶皱散射回波微弱、受噪声影响大、时域修正成像耗时长等问题,提出一种基于相位虚部相干因子的频域相干成像方法.首先提取波场信号中的相位信息,然后采用环形统计获取相位虚部矩阵,通过相位虚部矩阵与相位迁移成像(phase shift migration,PSM)中的原频域矩阵相乘构建相位虚部相干因子(phase imaginary coherence factor,PICF),将相位虚部相干因子引入相位迁移成像,并对各层迁移波场进行修正,通过频域信号相乘恢复纤维纹理信息.对厚度为18 mm的碳玻纤维复合材料板进行检测,实验结果表明:未加权的相位迁移成像在10 mm深度以后的纤维铺层信息丢失,无法检测出深层区域的缺陷;用PICF加权后PSM成像可检测出位于11,15,16 mm处的3个纤维褶皱,褶皱缺陷成像清晰度和纹理细致度均得到提高,褶皱角度的检测误差约为10％,并且成像耗时仅为1.5 s,运算效率比时域全聚焦成像(total focusing method,TFM)至少提高8.67倍.

    环形统计矢量相位迁移成像褶皱复合材料

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    脉动气泡在黏性介质中的声发射

    申潇卓吴鹏飞林伟军
    165-173页
    查看更多>>摘要：在气泡辐射声问题中一直被使用的气泡声发射公式并未考虑介质的黏性在声波传播过程中产生的影响.本文结合气泡的边界条件,对黏性介质中的声波方程进行求解,给出黏性介质中经过修正的气泡的声发射公式,进行气泡动力学方程求解和有限元仿真等数值计算后发现,在考虑介质的黏性时,本文提出的黏性介质中气泡声发射公式所计算出的声压小于经典气泡声发射公式计算出的声压,并且随着介质黏度、超声频率以及传播距离的增加,二者之间的误差逐渐增大.

    气泡声发射黏滞声波方程气泡动力学有限元仿真

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    三维行波磁场对等离子体鞘套密度的调控作用

    徐子原周辉刘光翰高中亮...
    174-188页
    查看更多>>摘要：飞行器以高超音速飞行或再入过程中,表面会被等离子体鞘套包覆.等离子体鞘套会阻碍电磁波传播,造成飞行器无线电信号衰减甚至中断,即通信黑障.行波磁场是一种能够通过调控等离子体鞘套密度来缓解通信黑障的磁场.本文针对一维行波磁场无法准确描述空间内等离子体密度分布的问题,建立了三维行波磁场产生模型和三维等离子体密度分布模型.通过研究行波磁场与等离子体相互作用的机理,得到了空间内等离子体的密度分布.研究结果表明,在行波磁场的作用下,等离子体会往飞行器前端汇聚,从而在后端形成尺寸为50 × 100 mm的密度降低区域,使该区域内的等离子体密度最大降低71％,且提供持续的通信时间.基于RAM-C飞行试验的数据,利用所提出的模型研究了电流大小和行波速度对飞行器再入过程中电磁波衰减的影响,同时对比了行波磁场与外加静磁场对电磁波衰减的抑制效果.结果表明,施加行波磁场能够使飞行器在30.48 km处的X波段以及其他高度处的L波段、S波段、C波段和X波段的电磁波衰减降低到30 dB以下.行波磁场和静磁场的对比结果表明,行波磁场对电磁波衰减的抑制效果明显优于静磁场.

    等离子体鞘套通信黑障行波磁场密度调控

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    磁约束燃烧等离子体物理的现状与展望

    孙有文仇志勇万宝年
    189-201页
    查看更多>>摘要：本文从设计和运行托卡马克聚变堆需求的角度,简要概述了托卡马克高约束运行方案和高能量粒子约束涉及的关键物理的发展现状和挑战.过去几十年中,托卡马克高约束模式物理研究取得了重要进展,明确了聚变堆运行区的主要稳定性和约束的限制条件及其性能优化的主要调控手段,发展了感应、混合和稳态等若干可能适用于未来托卡马克聚变堆的运行方案.在反应堆阿尔法粒子加热主导的条件下,潜在主导阿尔法粒子输运损失的阿尔芬不稳定性的线性谱特征和激发机制得到了充分的理解;在阿尔芬不稳定性的非线性饱和、阿尔法粒子约束,及通过加热沉积和微观湍流对等离子体约束的影响等方面开展了大量的实验和理论探索.当前,磁约束聚变物理已进入临近点火燃烧等离子体研究的新阶段,面临着全新的挑战,如:聚变堆条件下如何实现高能量阿尔法粒子对等离子体有效自加热;在阿尔法粒子自加热为主条件下,如何通过调控等离子体关键参数分布维持等离子体稳定性和高约束性能,实现聚变堆高效安全运行;能否建立全尺度模型,实现聚变堆复杂等离子体的长时间动力学过程的准确预测等.这些关键问题的解决,可为未来聚变堆的设计和运行奠定坚实的物理基础,同时推动等离子体学科的发展.

    磁约束核聚变托卡马克燃烧等离子体物理运行方案

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    新型四元硫族化合物光伏特性的高通量筛选和第一性原理研究

    康家兴严全河曹浩宇孟威威...
    202-211页
    查看更多>>摘要：本工作提出了一种对Cu2ZnSnS4中Zn元素异价取代策略,探讨了新型四元硫族化合物A2M2M'Q4(A=Na,K,Rb,Cs,In,Tl;M=Cu,Ag,Au;M'=Ti,Zr,Hf,Ge,Sn;Q=S,Se,Te)作为新型太阳能电池吸收层材料的应用潜力.利用第一性原理高通量计算,评估了 1350种A2M2M'Q4化合物热力学稳定性、带隙、光谱极限最大效率和声子色散谱等特性.结果表明,有10种热力学和动力学稳定的候选材料,它们表现出合适的带隙,并展现出高的光吸收性能,光谱极限最大效率的理论值均超过30％.它们的电子结构和光学性质类似于Cu2ZnSnS4,有望应用于高效单结薄膜太阳能电池.本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00006中访问获取.

    第一性原理高通量筛选四元硫族化合物光伏应用

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    微波GaN器件温度效应建模

    王帅葛晨徐祖银成爱强...
    212-219页
    查看更多>>摘要：通过对GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在不同温度下直流特性变化的现象与机理分析,本文基于EEHEMT等效电路模型,针对GaN HEMT漏源电流Ids提出了一种温度效应模型.该模型考虑到温度对GaN HEMT阈值电压、膝点电压、饱和电流等方面的影响,对原始EEHEMT模型中的Ids公式进行修改,将Ids公式中的关键参数与温度建立起适当的函数关系式.修改后的模型能够准确反映GaN HEMT在不同温度下的电性能变化趋势.为了进一步验证该温度效应模型的精确度,本文在片测试了由南京电子器件研究所研制的0.25µm工艺不同尺寸GaN HEMT在-55,-25,25和75 ℃温度下的直流特性.对比在不同温度下的模型仿真数据与测试结果,两者相对误差均小于5％,表明本文提出的温度效应模型在-55-75℃温度下能够精准表征GaN器件的输出特性及转移特性.

    AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管模型直流特性

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    利用啁啾飞秒激光脉冲调控金薄膜中传输表面等离激元的群延迟色散

    宋寒冰郎鹏季博宇徐洋...
    220-229页
    查看更多>>摘要：准确评估与灵活调控表面等离激元(surface plasmon polaritons,SPP)的传输特性对基于等离激元效应设计的高速-小型化器件具有重要意义.本文从理论上推导了 SPP在不同厚度金膜表面传播的群速度色散.当金膜厚度小于40 nm时,随着膜厚度的增大,SPP的群速度色散显著减小;金膜厚度为40-60 nm时,SPP的群速度色散下降趋势变缓,并在厚度大于60 nm后保持恒定.利用时域有限差分方法,数值模拟了不同传播距离下SPP的电场时间演化.通过比较不同传输距离下SPP近场强度与入射光色散量的关系确定SPP的群速度色散,并得到接近理论推导的结果,进而提出利用负啁啾脉冲激发SPP来补偿传输中产生的群延迟色散,实现不同传输距离SPP场振幅、脉宽的调控.此外,利用定制的SPP激发金属纳米天线,通过调控入射脉冲色散量与SPP在金膜中传播产生群延迟色散的传播特性相结合的手段,实现在纳米信号接收器中热点位置的fs时间灵活时空相干控制.这对于利用等离激元效应设计和控制微型片上集成系统具有重要意义.

    传输表面等离激元飞秒激光脉冲群速度色散群延迟色散

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