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基于双原子超-亚辐射态选择性驱动的空间定向关联辐射

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物理学报 2024年第14期73卷 87-98页

作者：张杰陈爱喜彭泽安浙江理工大学理学院杭州310018

对于两个二能级原子组成的系统,当受到方向性可调的激光场驱动,同时原子间存在偶极-偶极相互作用和自发辐射相干的条件下,我们研究系统的双光子发射现象.对于全同原子系统,原子在特殊的几何构型下,能够实现将原子系统选择性激发到超辐... 详细信息

对于两个二能级原子组成的系统,当受到方向性可调的激光场驱动,同时原子间存在偶极-偶极相互作用和自发辐射相干的条件下,我们研究系统的双光子发射现象.对于全同原子系统,原子在特殊的几何构型下,能够实现将原子系统选择性激发到超辐射态或亚辐射态,详细讨论了关联函数的角分布情况.对于非全同原子系统,由于原子间的失谐,选择性驱动减弱,但是通过失谐的改变,激光方向调节能够对能级间耦合强度产生显著影响.研究发现调整激光的入射角度和原子的失谐,能够改变原子一阶相干,进而可以优化关联函数的角分布图样,以获得良好的对称性.本研究能够实现单侧或双侧高定向双光子发射,这为纳米天线的双光子发射提供了理论依据.

关键词：超辐射亚辐射光子关联纳米天线

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月球南极尘埃等离子体环境特性

物理学报 2024年第15期73卷 133-140页

作者：李梦谣夏清蔡明辉杨涛许亮亮贾鑫禹韩建伟中国科学院国家空间科学中心空间天气国家重点实验室北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049

由于缺少大气和全球性磁场的保护,空间等离子体环境可直接作用于月球表面的月壤层,月壤中较小粒径的月尘带电后会在月面附近形成复杂的尘埃等离子体环境,影响探月任务的顺利实施.针对月球南极尘埃等离子体环境,本文利用SPIS(spacecraft ... 详细信息

由于缺少大气和全球性磁场的保护,空间等离子体环境可直接作用于月球表面的月壤层,月壤中较小粒径的月尘带电后会在月面附近形成复杂的尘埃等离子体环境,影响探月任务的顺利实施.针对月球南极尘埃等离子体环境,本文利用SPIS(spacecraft plasma interactions software)软件,仿真研究了月球南极0—200 m高度范围的等离子体和月尘的空间分布情况及月面充电特性,揭示了月面附近尘埃等离子体环境特征及悬浮在月面附近的带电月尘对等离子体环境的影响.仿真结果与Apollo探测数据和Popel团队的理论数据吻合.研究结果:表明空间电位随着高度升高而增加,月球南极附近0—10 m电位约为–40 V,在100 m处空间电位约为–20 V;在10 m以下高度范围内月尘密度为10^(7.22)—10^(4.66) m^(–3);月表附近尘埃等离子体中的电子密度为10^(5.47) m^(–3),离子密度为10^(6.07) m–3,并随着高度升高而增大;带电月尘会影响月尘的空间分布,主要是通过影响空间电场的分布,进而导致电子分布差异,对离子的影响不大.

关键词：月球南极尘埃等离子体环境 SPIS 仿真月面电位分布

含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜的设计与分析

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物理学报 2024年第1期73卷 211-217页

作者：孔梅梅薛银燕徐春生董媛刘悦潘世成赵瑞南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210023 南京南瑞信息通信科技有限公司南京211100

基于平行平板电极的变焦液体透镜的有关研究,通过应用介电泳效应,提出了一种含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜模型,是一种新型的三层液体透镜结构.利用Comsol,Matlab和Zemax软件仿真分析了该模型在不同电压下的面型变化与成像光路,... 详细信息

基于平行平板电极的变焦液体透镜的有关研究,通过应用介电泳效应,提出了一种含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜模型,是一种新型的三层液体透镜结构.利用Comsol,Matlab和Zemax软件仿真分析了该模型在不同电压下的面型变化与成像光路,得出其变焦范围为22.6—15.9 mm,并对制备的器件进行具体的实验分析,获得了不同电压下双凸液体透镜的液滴上下界面面型和该透镜的变焦范围23.8—17.5 mm,与仿真结果基本一致,而且其成像分辨率可达到45.255 lp/mm.结果表明,所提出的这种新型三层液体结构的双凸液体透镜具有结构简单、易于实现的特点,而且具备良好的成像质量.

关键词：双凸液体透镜介电泳效应变焦成像质量

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一种无偏差的多通道多尺度样本熵算法

物理学报 2024年第11期73卷 46-55页

作者：李惟嘉申晓红李亚安西北工业大学航海学院西安710072 西北工业大学海洋声学信息感知工业和信息化部重点实验室西安710072

多通道数据采集技术的发展为复杂系统非线性动力学特性研究提供了更加丰富的先验信息.然而传统的非线性特征量只能处理单通道数据,无法直接提取多通道数据的非线性特征.近年来,有学者对多尺度样本熵算法进行了一般化处理,提出了多通道... 详细信息

多通道数据采集技术的发展为复杂系统非线性动力学特性研究提供了更加丰富的先验信息.然而传统的非线性特征量只能处理单通道数据,无法直接提取多通道数据的非线性特征.近年来,有学者对多尺度样本熵算法进行了一般化处理,提出了多通道多尺度样本熵算法.该算法不仅可以对多通道数据整体的复杂度进行表征,还可以有效提取通道内和通道间隐含的相关性信息.但是,该算法缺乏相应的理论支撑,在实际应用中无法兼顾性能和稳定性.针对以上问题,本文提出了一种无偏差的多通道多尺度样本熵算法,并利用概率论从理论上分析了多通道多尺度样本熵算法不稳定以及性能差的原因.后续的仿真实验证明改进后的算法不但可以有效地提取通道内和通道间的相关性信息,同时在处理复杂数据时表现出了良好的稳定性.该算法为诸如模糊熵、排列熵等非线性特征量的算法一般化提供了思路和理论依据.

关键词：非线性动力学多通道数据多通道多尺度样本熵

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水下多针电极微秒脉冲流光放电特性

物理学报 2024年第7期73卷 271-280页

作者：杨双越温小琼杨元天李霄大连理工大学物理学院大连116024

多针电极结构是实现大体积水下放电的基础性电极结构,研究其放电基本特性对其他大体积水下放电电极结构的设计具有重要参考意义.本文构建了一个可安装21根针的多针电极,利用四分幅超高速相机研究了单个脉冲放电过程中可能放电的针电极... 详细信息

多针电极结构是实现大体积水下放电的基础性电极结构,研究其放电基本特性对其他大体积水下放电电极结构的设计具有重要参考意义.本文构建了一个可安装21根针的多针电极,利用四分幅超高速相机研究了单个脉冲放电过程中可能放电的针电极数目以及电极阵列边缘和内侧针电极放电形态的差异;采用COMSOL软件模拟计算了多针电极结构的电场分布,讨论了电场分布对多针电极放电的影响,研究了多针电极结构的放电能量效率.结果发现:在单个脉冲放电过程中,21根针电极不是同时发生放电的,最大放电针电极数目随电压和针针间距的增大而增加.在同一个脉冲放电过程中,位于电极阵列边缘的针电极相比于位于阵列内侧的针电极产生的流光丝较长且偏离针电极轴线的偏角相对较大,这主要是针电极之间电场相互叠加干扰引起的.针针间距越小,针电极之间电场的相互叠加干扰越大,阵列边缘与内侧电极放电形态的差异越大,放电能量效率越低.

关键词：水下流光放电多针电极结构电场分布

新型正交相BN单层半导体有毒气体吸附性能及电输运性能的理论研究

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物理学报 2024年第12期73卷 338-349页

作者：赵俊姚璨曾晖南京邮电大学理学院南京210023 南京理工大学微电子学院南京210094

低维材料表面的有毒气体吸附一直是分子传感器领域的研究热点.最近的新型正交相二维BN单层半导体材料引起了学者的广泛关注.基于第一性原理计算,本文研究了有毒气体分子(CO,H_(2)S,NH_(3),NO,NO_(2)和S02)在二维正交相BN单层表面的吸附... 详细信息

低维材料表面的有毒气体吸附一直是分子传感器领域的研究热点.最近的新型正交相二维BN单层半导体材料引起了学者的广泛关注.基于第一性原理计算,本文研究了有毒气体分子(CO,H_(2)S,NH_(3),NO,NO_(2)和S02)在二维正交相BN单层表面的吸附特性.吸附能计算表明,正交相BN材料对所有气体的吸附均是能量有利的放热过程.NO_(2)和NH_(3)为化学吸附,其他体系均为物理吸附,且NO吸附后体系具有自旋极化的电子能带结构.态密度计算结果显示,NO_(2)和SO_(2)的吸附对费米能级附近的电子占据有显著影响.NO_(2)吸附后,体系的功函数和电子结构特性均明显改变,表明BN单层半导体材料对NO_(2)分子具有良好的吸附选择性和探测灵敏度.采用第一性原理结合非平衡格林函数方法计算了纳米电子器件的输运性能.在1 V偏压下,NO_(2)分子的吸附可使体系电流增大到6500 nA,显著增强了BN单层半导体器件的电输运性能,因此二维BN单层对NO_(2)气体吸附具有优异的探测敏感度.此外,轴向应力能够有效调控体系的吸附性能.研究表明,正交相BN单层材料对有毒气体具有优异的吸附性能,在新型有毒气体传感探测器件领域有较大的应用潜力.

关键词：吸附正交相BN 第一性原理电输运气体传感器

太赫兹光谱在转基因菜籽油鉴别中的应用:基于改进蜉蝣算法的支持向量机模型

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物理学报 2024年第5期73卷 360-368页

作者：陈涛李欣桂林电子科技大学电子工程与自动化学院桂林541004

为实现对转基因和非转基因菜籽油的快速准确鉴别,结合太赫兹时域光谱技术,提出了一种基于改进蜉蝣优化算法的支持向量机模型.以两种转基因和两种非转基因菜籽油为研究对象,应用太赫兹时域光谱技术获取其光谱信息,发现相比于非转基因菜籽... 详细信息

为实现对转基因和非转基因菜籽油的快速准确鉴别,结合太赫兹时域光谱技术,提出了一种基于改进蜉蝣优化算法的支持向量机模型.以两种转基因和两种非转基因菜籽油为研究对象,应用太赫兹时域光谱技术获取其光谱信息,发现相比于非转基因菜籽油,转基因菜籽油在太赫兹波段具有更强的吸收特性,同时它们的吸收光谱极为相似,难以通过观察法进行准确区分.为此,提出一种基于改进蜉蝣优化算法的支持向量机模型,通过采用蜉蝣优化算法对支持向量机参数进行寻优,并引入自适应惯性权重和Lévy飞行两种策略改进蜉蝣优化算法在寻优过程容易陷入局部最优解的问题,增强蜉蝣优化算法的全局搜索能力和稳健性.实验结果表明:改进后的蜉蝣优化算法能够更有效地寻找到支持向量机的最优参数组合,提升鉴别模型的整体性能,该模型对4种菜籽油的识别精度为100%.因此,本研究为转基因菜籽油的类型鉴别提供了一种快速有效的新方法,也为其他转基因物质的鉴别提供了有价值的参考.

关键词：转基因菜籽油太赫兹光谱分类鉴别蜉蝣优化算法

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强关联电子相变氧化物材料及多场调控

物理学报 2024年第11期73卷 24-36页

作者：周轩弛李海帆山西师范大学化学与材料科学学院磁性分子与磁信息材料教育部重点实验室太原030031 山西师范大学材料科学研究院先进永磁材料与技术省部共建协同创新中心太原030031 香港城市大学化学系中国香港999077

外场激励通过调控强关联氧化物中自由度间的关联耦合作用,触发其发生多重莫特电子相变和轨道重构,在强关联电子相变氧化物体系中发现了丰富的新奇物性和量子转变,为构筑新型类脑神经元逻辑器件、磁电耦合器件及能量转换器件奠定基础,引... 详细信息

外场激励通过调控强关联氧化物中自由度间的关联耦合作用,触发其发生多重莫特电子相变和轨道重构,在强关联电子相变氧化物体系中发现了丰富的新奇物性和量子转变,为构筑新型类脑神经元逻辑器件、磁电耦合器件及能量转换器件奠定基础,引起了凝聚态物理领域的广泛关注.本工作系统地回顾了国内外科研团队在强关联氧化物电子相变特性多场调控领域的研究进展,旨在凸显离子、应力场和栅极电场等新型功能调控自由度在强关联氧化物电子相变特性调控和新型功能特性设计中的关键作用,阐明强关联氧化物中微观自由度的关联耦合作用对其宏观关联电子相变特性的基础调控规律,为实现强关联氧化物电子相变特性的可控设计与精准调控提供理论依据,期望利用多物理场的调控作用在强关联电子相变氧化物材料体系中发现更多的新物理、新物性、新器件和新应用.

关键词：强关联氧化物电子相变关联物性调控金属-绝缘体转变

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非封闭式热斗篷热防护特性

物理学报 2024年第3期73卷 43-49页

作者：苗钰钊唐桂华西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室西安710049

高超声速飞行器在飞行过程中产生大量气动热,高效的热防护技术对保证其正常工作具有重要意义.本文基于热超材料调控热流传播路径思想,针对高超声速飞行器头锥,采用坐标变换法设计非封闭式点变换热斗篷及简化近似的多层结构.COMSOL数值... 详细信息

高超声速飞行器在飞行过程中产生大量气动热,高效的热防护技术对保证其正常工作具有重要意义.本文基于热超材料调控热流传播路径思想,针对高超声速飞行器头锥,采用坐标变换法设计非封闭式点变换热斗篷及简化近似的多层结构.COMSOL数值模拟研究表明,两种结构均有效实现导热和辐射热流的热绕流,使部分热量沿头锥表面传播,头锥前端温度显著降低,机体升温速率减缓.但其热防护性能的提升要求材料固相和辐射热导率低于原隔热材料.进一步设计了非封闭式域变换热斗篷,材料固相和辐射热导率均可高于原隔热材料.模拟结果表明,热绕流显著提升了域变换热斗篷的热防护能力,相比于纯隔热材料,头锥前端温度降低达100 K,机体降温达10 K,展现出重要的热防护应用潜力.

关键词：热超材料坐标变换 COMSOL 热防护