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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

    基于法布里-珀罗干涉仪测量大气环境CO2 的方法

    王松周闯李素文牟福生...
    84-90页
    查看更多>>摘要：CO2 是主要的温室气体之一,它的排放和累积导致温室效应加强,进而引起全球气候变化,因此获取大气环境中CO2 的浓度变化对研究气候变化意义重大.针对低成本、快速和在线精确测量大气环境CO2 的技术需求,本文构建了基于法布里-珀罗干涉仪的CO2 大气浓度在线测量系统,并研究了精确获取其浓度反演方法.采用基于微机电系统(MEMS)技术的热辐射源作为法布里-珀罗干涉仪系统光源,设计透射式光路代替常见的折射式光路.通过静电控制两镜片的间距,改变干涉谱,实现 10 nm步长的中心波长的干涉峰调节,扫描获得CO2 实时在线吸收光谱,基于差分吸收光谱原理获取了CO2 气体的浓度.利用样气标定系统,并用商用光声光谱多气体分析仪校验系统,结果表明,该系统检测限达 1.09×10-6,检测精度为±1.13×10-6,测量误差小于 1%.在煤城淮北开展了大气环境CO2 实时在线检测,并与商用光声光谱分析仪开展比对观测实验,二者相关系数R = 0.92.实验结果表明,研发的法布里-珀罗干涉仪系统能够满足大气环境CO2 浓度的快速、在线高精度测量技术需求.

    二氧化碳法布里-珀罗干涉仪热辐射源光声光谱多气体分析仪

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    从头算分子动力学研究硫脲嘧啶及其互变异构体在低能电子作用下的解离过程

    张颖王兴徐忠锋任洁茹...
    91-100页
    查看更多>>摘要：运用玻恩-奥本海默分子动力学模型结合密度泛函理论研究了气相下硫脲嘧啶与低能电子吸附解离动力学过程,发现硫脲嘧啶及其互变异构体在吸附解离过程中一个重要的脱氢现象,即特定位置的化学键N—H键,C—H键断裂,使其在N位点和C位点失去氢原子,形成解离过程中最主要的负离子碎片——闭壳层脱氢负离子(TU-H)-.为了更深刻地认识脱氢现象,分别对断裂的化学键进行势能曲线扫描,对键解离能、电子亲和能、负离子(TU-H)-出现势进行计算对比发现,在所有断裂的化学键中N—H键最容易发生断裂,而负离子(TU-H)-的形成主要源于N—H键的断裂.

    玻恩-奥本海默分子动力学密度泛函理论电子吸附解离硫脲嘧啶

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    CaSH分子高精度电子结构计算及用于激光制冷目标分子的理论分析

    冯卓索兵兵韩慧仙李安阳...
    101-108页
    查看更多>>摘要：作为非对称多原子分子制冷的一个重要目标分子,CaSH的冷却有望打破双原子分子及线性三原子分子在激光冷却中的技术局限.本文使用高精度的 EA-EOM-CCSD(electron attachment equation-of-motion coupled cluster singles and doubles)方法,通过cc-pVXZ/cc-pCVXZ(X=T,Q)系列基组外推至基组极限,得到了CaSH基态和3个最低激发态精确的几何结构及基态到激发态的跃迁能.其中,基态(X)2A′ 几何结构参数分别为RCaS= 2.564 Å;RSH=1.357 Å;∠CaSH=91.0°;从(X)2A′到Ã2A′,(B)2A″和(C)2A′的垂直激发能分别为1.898,1.945和 1.966 eV,与已有实验符合得很好.进一步,在3ζ级别基组上,计算了该分子4个最低电子态的势能面,并通过求解核运动方程给出CaS键伸缩、CaSH弯曲两个振动模的频率.最后,理论计算给出的(X)2A′(0,0,0)态到激发态Ã2A′(0,0,0),(B)2A″(0,0,0)和(C)2A′(0,0,0)跃迁的Frank-Condon(FC)因子分别为0.9268,0.9958和 0.9248.结合Frank-Condon因子和激发态寿命分析,本文给出了可能用于CaSH冷却的光学循环,为CaSH的激光冷却提供了理论参考.

    激光冷却激发态Franck-Condon因子光学循环

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    抗方阻波动的超宽带轻薄频率选择表面吸波体

    王东俊孙子涵张袁唐莉...
    109-119页
    查看更多>>摘要：满足宽带、极化和入射角度稳定、轻薄和强吸收等高性能要求的电阻膜频率选择表面(FSS)吸波体设计难度大,且易因加工中方阻波动导致吸波性能变化.为此,本文首先分析了方阻波动影响电阻膜FSS吸波体性能的机理,提出抗方阻波动的FSS吸波体设计方法.在此基础上,提出利用不同层FSS阻抗随频率变化互补的扩展带宽方法,结合弯折小型化设计,获得了超宽带、极化和角度稳定的轻薄型抗方阻波动FSS吸波体.该FSS吸波体在TE和TM极化下,90%吸波带宽为1.50-20.50 GHz(相对带宽173%),厚度仅为0.093λL.TE极化波 80%吸波的角度稳定性可达 45°,而TM极化波 90%吸波的角度稳定性可达 70°.当每层FSS方阻在12-30 Ω/sq范围内波动时,吸波体的 90%吸波带宽仍保持在 167.0%.实验测试结果与仿真结果基本吻合,证明了所提方法的有效性.

    频率选择表面吸波体薄型超宽带方阻波动

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    基于快速采样的剪切光束成像图像重构算法

    陈明徕马彩文刘辉罗秀娟...
    120-130页
    查看更多>>摘要：剪切光束成像是一种非传统地基光学成像技术,在对位姿快速变化的目标成像时,为重构目标高分辨率清晰图像,其成像系统的回波数据采样速率仍不够快.本文提出一种五光束快速采样的图像重构方法,通过改变成像系统编码和解码方法,采用中心对称结构呈"十"字形排布的发射光束阵型,利用所提的快速图像重构算法,单次采样的回波数据所能重构的目标图像从 1幅增加到 8幅,快速抑制了重构图像的散斑效应.仿真结果表明,与传统三光束图像重构方法相比,获得相同质量图像所需的回波数据采样次数从 20次减少至5次,大幅减少了回波数据采样次数,提高了回波数据采样速率.

    剪切光束成像快速采样图像重构采样速率

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    相干布居囚禁振荡与拉曼失谐的关系

    韩艳晨李昱东李维
    131-138页
    查看更多>>摘要：相干布居囚禁(CPT)振荡是一种基于CPT态而产生的瞬态振荡现象,与相干双色光频差和Λ型三能级结构原子基态能级间隔之间的拉曼失谐有关.本文采用锯齿波对微波信号进行频率调制,实现拉曼失谐均匀变化和阶跃变化.并通过建立频率调制速率和拉曼失谐变化速率之间的关系,分析拉曼失谐变化速率和变化方式对CPT振荡的影响.结果表明,当拉曼失谐均匀变化时,激发CPT态原子产生振荡现象需要满足变化速率较快的条件,且激发产生的振荡呈现非谐波振荡行为.当拉曼失谐发生阶跃变化时,激发产生的CPT振荡为阻尼振荡且振荡频率与失谐量相等.利用锯齿波进行微波频率调制,进而实现对拉曼失谐的调制,实现CPT态的完全建立和CPT振荡的完全衰减过程,在弱磁场测量和原子钟领域具有较大的应用潜力.

    相干布居囚禁瞬态振荡拉曼失谐阻尼振荡

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    散斑场的随机波数及其参量非线性效应

    杨春林
    139-144页
    查看更多>>摘要：散斑光场在非线性领域有特别的作用,它可用于抑制强光条件下的非线性过程.为了深入了解散斑的参量非线性作用机制,引入了具有波数失配的耦合波方程,讨论了方程的解,波数或位相匹配条件,波数不完全匹配时的增益阈值条件,以及完整解的待定系数.待定系数由边界场决定,如果边界的三个非线性波的复振幅都不为零,还存在边界位相匹配条件,满足该条件的待定系数最大.散斑光场的波数随机起伏,需要分段处理,这种波数随机起伏还会破坏边界位相匹配条件,从而抑制非线性增益.理论研究和数值计算的结果一致表明了散斑对受激布里渊散射参量过程的抑制作用.

    散斑参量过程位相匹配

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    基于硅基光电子芯片的低损耗动态偏振控制器

    赵倩如王旭阳贾雁翔张云杰...
    145-155页
    查看更多>>摘要：动态偏振控制器能够实现输入光场任意偏振态到输出光场任意偏振态的控制,可以动态补偿长距离单模光纤导致的双折射效应,是量子通信和相干通信系统中的重要器件.本文设计并实验验证了基于硅基光电子芯片的低损耗动态偏振控制器,芯片采用标准的绝缘体上硅工艺制作,器件整体尺寸为5.20 mm×0.12 mm×0.80 mm,整体损耗为 5.7 dB,最大功耗为 0.2 W.基于可变步长模拟退火算法、低噪声探测器和高静态消光比的器件,动态偏振消光比可锁定至 30 dB以上.芯片采用热相移器对TE0 光场的相位延迟量进行控制,整体为 0°/45°/0°/45°结构,可实现无端偏振控制.基于Lumerical 软件对核心部件偏振旋转分束结构进行了优化,该结构将以端面耦合方式进入波导中的TM0 模式光场转化至另一波导中的TE0 模式光场,而原单波导中TE0 模式光场不发生转化,实验测得动态偏振控制器的静态偏振消光比可达 40 dB以上.该器件具有小体积、低功耗和低成本的特点,可以广泛应用于量子通信和相干通信等领域,特别是需要考虑体积、功耗和成本的应用场合.

    动态偏振控制器偏振旋转分束偏振消光比硅基光芯片

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    流动方向对超临界二氧化碳流动传热特性的影响

    程亮元徐进良
    156-165页
    查看更多>>摘要：本文基于拟沸腾理论研究了超临界二氧化碳(sCO2)在水平和垂直向上管中的流动和传热特性差异.比较了不同质量流量、热流密度和压力下水平管与垂直向上管的流动和换热特性差异.与以往超临界流体的经典单相流体假设不同,本文引入拟沸腾理论来处理sCO2 在两管中的流动和传热,将超临界流体视为多相结构,包括近壁区的类气层和管芯中的类液流体.结果发现,传热方面,在正常传热模式下垂直向上管内壁温和水平管底母线内壁温基本一致.当垂直向上管发生传热恶化时,垂直向上管的壁温峰值会随着超临界沸腾数(SBO)的增大超过对应焓值位置的水平管顶母线内壁温.垂直向上管中SBO区分了正常传热和传热恶化.而在水平管中,当弗劳得数小于 100时,SBO主导顶底壁面最大壁温差.相比于垂直向上管,相同压力下的超临界流体在水平管内发生传热恶化需要更高的热流密度和质量流量的比值.流动方面,引起垂直向上管压降斜率增高的机理是孔口收缩效应.主导水平管压降变化的机理是分层效应,并用弗劳得数在水平管中顶底壁温差异与压降之间建立联系.

    超临界二氧化碳流动传热拟沸腾传热恶化

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    激光维持等离子体多物理场耦合模型与仿真

    张东荷雨刘金宝付洋洋
    166-179页
    查看更多>>摘要：激光维持等离子体作为一种光照强度高、光谱范围宽、发光稳定的新型辐射光源,在光学检测(半导体晶圆检测)等领域具有重要的应用价值.本文回顾了激光维持等离子体研究的发展历程,介绍了其基本物理过程及数学描述方程,建立了基于多物理场耦合的二维流体模型.利用该模型研究了激光在等离子体中的传播过程,探讨了激光维持等离子体的初始演化过程、能量注入机制、稳态特性及不稳定性等关键问题.通过与高气压氙气等离子体实验结果对比,确定了仿真模型的有效性.相关仿真结果有助于深入理解激光维持等离子体的底层物理机制,为实现光源系统设计、多参数优化提供理论依据.

    激光维持等离子体流体模型多物理场耦合辐射与输运

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