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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。
正式出版
收录年代

    H2S分子6320—6350 cm–1波段谱线参数高精度测量

    田思迪杜艳君李济东丁艳军...
    93-100页
    查看更多>>摘要：硫化氢(H2S)作为一种强腐蚀性且具有剧毒的气体,在化工、能源、环境等多个领域都是重要的中间产物或排放污染物,在线精确测量其浓度对工艺过程控制、安全生产具有重要意义.可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)作为一种定量吸收光谱技术,适用于大气环境监测、工业过程控制等领域H2S浓度高精度在线测量.考虑到HITRAN2020数据库中H2S的谱线参数主要来自基于半经验理论模型的计算,且缺乏实验数据验证,本文首先采用直接吸收(DAS)法扫描获得H2S分子6320—6350 cm–1波段内谱线吸收截面,选取其中6组吸收较强、相对独立、具有应用潜力的特征谱线作为实验测量的目标谱线;然后采用免标定、高信噪比的波长调制-直接吸收(WM-DAS)法测量了该6组谱线在不同压力下的吸收截面并用Voigt,Raution等线型函数对吸收截面进行最小二乘拟合,对谱线的碰撞展宽系数、线强度、Dicke收敛系数等光谱常数进行高精度测量,其中吸收截面拟合的残差标准差低至7×10–5,谱线线强度的测量不确定度小于2％,碰撞展宽系数、Dicke收敛系数、速率依赖系数的测量不确定度小于10％.完善了H2S光谱数据库,为H2S浓度高精度测量提供基础光谱数据.

    硫化氢波长调制-直接吸收光谱碰撞展宽线强度

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    半导体激光阵列谱合束系统中光束串扰物理机制分析

    庄英豪傅芸蔡伟张青松...
    101-109页
    查看更多>>摘要：在外腔反馈半导体激光谱合束系统中,由于半导体激光阵列的"smile"效应、外腔中光学元件制作误差等因素,激光阵列一子单元发射光束经过外腔返回注入其他子单元,在两子单元之间形成光束串扰并影响合束特性.本文从耦合腔光束谐振角度出发,基于光反馈半导体激光器速率方程,构建了耦合腔谐振模型,推导了激光器稳态输出时能在耦合腔中起振的光束模式.结合耦合腔模式竞争机制与耦合腔谐振模型分析由两子单元间距变化引起的不同串扰对锁定光谱和合束效率的影响.结果表明子单元间的串扰行为会造成光谱峰值下降、光谱偏移、边缘毛刺以及合束效率劣化.相比距离更远的两子单元之间的高阶串扰,距离更近的两子单元间的低阶串扰对合束特性的劣化程度更大.最后,为证明该模型的正确性和有效性,对所得分析结果进行了实验验证,实验观测到在串扰影响下的光谱结构与理论分析一致.

    光束串扰半导体激光阵列速率方程模式谐振

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    基于单颗粒NaYF4微米棒的上转换白光发射特性

    高伟邵琳韩珊珊邢宇...
    110-123页
    查看更多>>摘要：上转换白光材料在固态照明、液晶显示器和生物成像等领域展现出其他光源无法比拟的优势,倍受研究者们广泛关注.为此,本文采用水热法合成了一系列掺杂不同离子浓度的NaYF4:Yb3+/Re3+/Tm3+(Re3+=Ho3+,Er3+)微米晶体.在980 nm近红外光激发下,通过调控掺杂离子的浓度,研究Ho3+/Tm3+及Er3+/Tm3+共掺杂单颗粒NaYF4微米晶体的白光发射特性.研究表明:在NaYF4:Yb3+/Ho3+/Tm3+微米晶体中,通过调控Yb3+离子的掺杂浓度易于实现其白光发射;而在NaYF4:Yb3+/Er3+/Tm3+微米晶体中,通过调控Er3+离子的掺杂浓度易于实现其白光发射.根据不同掺杂体系中微米晶体的发光特性,揭示了白光发射调控的物理机理,即主要是借助掺杂离子间交叉弛豫及能量反向传递过程而实现.同时,通过包覆NaYF4惰性壳进一步有效增强了微米棒上转换白光发射.结果表明,通过离子掺杂技术及构建核壳结构不仅可实现微米棒的上转换白光发射,且可为进一步增强微米棒发光特性提供重要的实验参考,拓展微米晶体在显示、光电子技术及防伪等领域中的应用.

    上转换白光发射微米核壳结构离子掺杂单颗粒发光机理

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    SiC光学材料亚表面缺陷的光热辐射检测

    刘远峰李斌成赵斌兴刘红...
    124-132页
    查看更多>>摘要：SiC以优异的物理性能和良好的工艺性能,逐渐成为大型空间成像光学系统主镜的首选轻量化光学材料.SiC镜坯制备及加工过程中引入的亚表面缺陷会严重影响最终的镜面质量以及光学系统的成像品质.针对SiC材料亚表面缺陷的检测问题,本文采用光热辐射技术进行分析:分别建立均匀样品的单层理论模型和含空气层缺陷的三层理论模型,用于计算无缺陷和存在缺陷区域的光热辐射信号.通过对三层理论模型信号的相位仿真分析,提出利用相位差-频率曲线的特征频率估算缺陷深度的经验公式;利用光热辐射装置测量存在亚表面缺陷的SiC样品,分析缺陷区域的光热辐射信号分布,利用经验公式计算缺陷深度,并与缺陷实际深度分布进行对比分析.实验与计算结果显示,光热辐射技术能有效探测SiC镜坯的亚表面缺陷及其形貌,并且对于界面与样品相对平行且较为平缓的亚表面缺陷,其缺陷深度可通过经验公式准确确定.

    SiC亚表面缺陷光热辐射技术

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    基于相位梯度超构光栅的光学超构笼子

    高越余博丞郭瑞曹燕燕...
    133-138页
    查看更多>>摘要：严格的解析计算发现超构笼子囚禁光的能力与周期内单元个数m的奇偶性有关.当单元个数为奇数时,放在相位梯度超构光栅为自由操控光或者电磁波传播,以及设计新型功能光子器件提供新的思路.基于突变相位概念和梯度超构光栅中的异常衍射规律,本文设计和研究了一种亚波长金属超构笼子.通过数值模拟和超构笼子中的点源几乎可以无阻碍地辐射至笼子外面;而当单元个数为偶数时,放在超构笼子中的点源几乎无法辐射到笼子外面,即所有能量都被局域在笼子中.本研究可以为新型雷达天线罩和光子隔离器件提供新的思路和理论指导.

    突变相位超构光栅超构笼子奇偶性

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    基于一维声栅共振场的大规模微粒并行排列的实验研究

    齐绍富蔡飞燕田振黄先玉...
    139-143页
    查看更多>>摘要：声操控微粒技术可以非接触无损伤地控制声场中的物体运动,其在精密制造、材料工程、体外诊断等领域具有广阔的应用前景.传统声操控微粒技术一般采用自由声场,如利用单个换能器或阵列换能器产生的聚焦声场、行波场或驻波场等.然而,一般单个换能器产生的声场仅能操控单个微粒;而阵列换能器的驱动系统复杂,导致操控器件成本高昂且难以微型化;因此,亟需研究新的声场形态实现多样性微粒操控.本工作中,采用单个换能器产生的平面波激发一维声栅的共振声场,实验实现了大规模泡沫微球的周期排列操控.其操控机制是由于声栅狭缝中法布里-珀罗谐振声场与声栅表面周期衍射场共振耦合,在声栅表面形成周期分布的局域梯度声场,导致微粒在平行于声栅表面受到声捕获力,在垂直于声栅表面受到指向表面的声吸引力,实现了微粒周期排列在声栅表面上.该工作为利用超声在空气中大规模排列微粒提供了理论基础和技术支持.

    声镊声辐射力声栅微粒排列

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    非连续阻抗粘接结构脱粘缺陷的稀布阵列超声成像

    张辉朱文发范国鹏张海燕...
    144-152页
    查看更多>>摘要：无砟轨道是典型的非连续阻抗粘接结构,在重载、环境恶化等因素的影响下,脱粘现象频发,严重危及列车运行安全.本文提出一种高精度阵列超声快速成像方法,建立考虑层间声速差异的非连续阻抗粘接结构声速理论模型,采用射线追踪方法获取声波在介质中的传播路径和时间.基于实数编码设计高自由度稀布阵列,构建稀布阵列合成孔径聚焦技术(synthetic aperture focusing technique,SAFT)成像,提高检测效率.在无砟轨道结构上的实验结果表明:射线追踪方法能够准确计算超声波的传播路径和传播时间,提高检测精度;优化设计的稀布阵列方向图主瓣宽度窄,旁瓣增益低,可提高检测效率和声场指向性;脱粘缺陷成像误差在±5％以内时,稀布阵列SAFT成像方法效率提高了30.9％,可为该类缺陷检测提供理论支撑.

    超声成像稀布阵列非连续阻抗脱粘

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    双泡耦合声空化动力学过程模拟

    许龙汪尧
    153-159页
    查看更多>>摘要：为了对双泡耦合的声空化过程进行模拟,本文从流体动力学控制方程和流体体积分数模型出发,在Fluent软件中构建双泡耦合超声空化三维有限元仿真模型,对超声波驱动下流体中双泡耦合声空化动力学过程进行数值模拟,并通过对空化气泡周围声场的变化进行分析研究双泡耦合声空化的非线性动力学特性.结果显示:在超声波驱动下,球形气泡先缓慢扩张,扩张到最大半径后迅速收缩直至溃灭;耦合双气泡间存在相互作用力,使得空化气泡的扩张受到抑制、气泡收缩时间增长;空化气泡在收缩阶段的能量转换能力增强,相比单气泡声空化,耦合双气泡溃灭时气泡内部的压强更大.本文分析结果将为超声空化泡群的动力学过程模拟提供参考.

    超声空化有限元仿真双气泡耦合振动

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    Al2O3基导热聚合物中的热逾渗网络

    徐浩哲徐象繁
    160-166页
    查看更多>>摘要：添加高导热填料的有机聚合物是最常用的一种热界面材料.其中一种提升热导率的方式是采用不同形貌填料复合添加,结合各种填料的优点,取长补短.然而,由于有效介质理论的局限性,以及热逾渗理论的滞后研究,对于不同形貌填料的协同机制依旧缺乏探索.为了剔除不同材料的耦合影响,本文采用不同形貌的同种氧化铝作为填料,分别制备了添加氧化铝球、氧化铝片以及球/片1:1混合的环氧树脂复合材料.通过稳态法测量样品的热导率,发现球/片1:1混合样品热导率得到显著提升.结合热逾渗理论,以及对填料微观分析的观测,发现片状和球状填料复合添加的协同作用对热逾渗网络有促进作用.

    热导率热逾渗导热聚合物环氧树脂复合材料

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    楔形体上复合液滴润湿铺展行为的格子Boltzmann方法研究

    张晓林黄军杰
    167-177页
    查看更多>>摘要：固壁上液滴的润湿铺展行为是自然界中普遍存在的现象,针对楔形体上的复合液滴,采用基于相场理论的格子Boltzmann方法对其润湿铺展行为进行探究.通过理论分析和数值模拟,发现液滴润湿面积随接触角、楔形体顶角的减小而增大,液滴也越容易分裂.处于理论分裂临界状态附近的液滴,在一定密度比、黏度比条件下将沿楔形体壁面分裂.基于模拟结果生成以密度比、黏度比为坐标的液滴分裂状态相图,比较发现相同条件下初始状态为平衡态的复合液滴更不易发生分裂.另外模拟还表明非对称界面张力及非对称运动黏度比也是影响液滴分裂结果的重要因素.

    复合液滴格子Boltzmann方法润湿铺展分裂

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