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基于石英增强光声光谱的氧气探测

光学学报 2025年第02期 307-314页

作者：卢俊城吴华坤章艺欣刘苏瑞赵家胜吴琼刘雯浙江师范大学物理与电子信息工程学院

基于石英增强光声光谱（QEPAS）技术和共轴式谐振管配置，开发了一种体积小、灵敏度高和寿命长的共轴式QEPAS氧气（O2）检测系统。采用中心波长为763 nm的高功率可调谐半导体激光器，结合波长调制光谱技术对O2进行了探测，并研究了水蒸... 详细信息

基于石英增强光声光谱（QEPAS）技术和共轴式谐振管配置，开发了一种体积小、灵敏度高和寿命长的共轴式QEPAS氧气（O2）检测系统。采用中心波长为763 nm的高功率可调谐半导体激光器，结合波长调制光谱技术对O2进行了探测，并研究了水蒸气（H2O）对O2分子弛豫的影响。结果表明，在O2的体积分数为21%的气体混合物中加入体积分数为0.8%的H2O后，O2的光声信号强度提高了约7倍。在12.5 s的积分时间下，H2O的体积分数保持在1.6%，系统的线性度为0.999,O2的检测限可达9.25×10-4。系统的归一化噪声等效吸收系数为4.70×10-9W·cm-1·Hz-1/2。通过Allan方差曲线分析获得了系统的最佳积分时间为925 s，最小可探测极限为5.5×10-4。

关键词：石英增强光声光谱波长调制光谱技术氧气检测弛豫率

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基于HMSDBO算法的机器人路径规划

机械设计与研究 2025年第01期 239-246+251页

作者：万怡华张雪梅宁夏师范大学物理与电子信息工程学院

蜣螂算法作为一种新型群体智能优化技术，虽已显示出良好的性能，但仍存在一些固有缺陷，主要包括容易陷入局部最优解和算法本身的高随机性。为了解决这些问题，提出了一种混合多策略蜣螂优化算法(HMSDBO)。首先，在繁殖阶段，采用动态... 详细信息

蜣螂算法作为一种新型群体智能优化技术，虽已显示出良好的性能，但仍存在一些固有缺陷，主要包括容易陷入局部最优解和算法本身的高随机性。为了解决这些问题，提出了一种混合多策略蜣螂优化算法(HMSDBO)。首先，在繁殖阶段，采用动态螺旋搜索策略，使融合搜索方法变得广泛而灵活。然后，在偷窃阶段，将黏菌优化策略与贪婪选择策略相结合，使算法的搜索范围更加细化，提高搜索精度。最后，采用透镜成像反向学习策略，对每次迭代得到的最优解和种群进行更新，提高算法的自学习能力。通过将HMSDBO算法应用于多个标准测试函数以及机器人路径规划实验，验证了HMSDBO算法的有效性和可行性。

关键词：蜣螂算法动态螺旋搜索黏菌优化混合多策略

半导体量子点分子-腔光机械耦合系统中光学双稳及多稳态的形成及调控

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原子与分子物理学报 2025年第5期42卷 115-122页

作者：曾莹任波徐名琪杨红佘彦超吉首大学物理与机电工程学院吉首416000 铜仁学院物理与电子工程系铜仁554300

本研究探讨了外部磁场对半导体量子点分子与腔光机械耦合系统中光学双稳态行为的影响.研究结果显示,外部磁场、量子点之间的隧穿耦合以及探测光单光子的失谐可以有效地调控系统的光学双稳态.在弱隧穿和弱磁场条件下,系统的光学双稳态阈... 详细信息

本研究探讨了外部磁场对半导体量子点分子与腔光机械耦合系统中光学双稳态行为的影响.研究结果显示,外部磁场、量子点之间的隧穿耦合以及探测光单光子的失谐可以有效地调控系统的光学双稳态.在弱隧穿和弱磁场条件下,系统的光学双稳态阈值和磁滞回线宽度随着外部磁场和点间隧穿耦合强度的增加而增大.随着磁场强度和隧穿耦合强度的进一步增加,系统的双稳态将演变为多稳态.有趣的是,在强隧穿和强磁场作用下,系统的光学双稳态阈值和磁滞回线宽度随着外部磁场和点间隧穿耦合强度的增加而减小.这种对耦合腔光机械系统中光学双稳态的灵活调控将在可控光开关方面具有潜在的广泛应用前景.

关键词：双稳态多稳态点间隧穿耦合光力耦合

新型La_(2-x)O_(3):xSm^(3+)纳米荧光粉的光致发光和CIE色度特性研究

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中国科学:物理学、力学、天文学 2025年第3期55卷 199-207页

作者：伏振兴郭瑾萧刘碧蕊宁夏师范大学物理与电子信息工程学院固原756099 西安交通大学钱学森书院西安710049

采用溶液—燃烧法制备了7种不同掺杂浓度的新型La_(2-x)O_(3):xSm^(3+)纳米红色荧光粉材料,通过X射线衍射、扫描电子显微镜和光谱学手段,对La_(2-x)O_(3):xSm^(3+)纳米荧光粉的晶体结构、形貌和光致发光特性进行表征和研究.在234 nm和40... 详细信息

采用溶液—燃烧法制备了7种不同掺杂浓度的新型La_(2-x)O_(3):xSm^(3+)纳米红色荧光粉材料,通过X射线衍射、扫描电子显微镜和光谱学手段,对La_(2-x)O_(3):xSm^(3+)纳米荧光粉的晶体结构、形貌和光致发光特性进行表征和研究.在234 nm和409 nm激发光作用下,纳米荧光粉呈现出优良的红色荧光发射.研究表明,La_(2-x)O_(3):xSm^(3+)纳米荧光粉的红色发光源于Sm^(3+)的^(4)G_(5/2)→^(6)H_(n)(n=5/2-15/2)能级跃迁,最强红色发光谱带的中心波长位于654 nm处.在234 nm激发光作用下,当Sm^(3+)的掺杂浓度为0.5 mol%时荧光粉达到最强红色发光;在409 nm激发光作用下,荧光粉红色发光的淬灭浓度为1.0 mol%.采用国际CIE 1931标准色度系统,分别计算234 nm和409 nm激发光作用下,不同掺杂浓度样品的荧光色坐标值,系统研究了La_(2-x)O_(3):xSm^(3+)纳米荧光粉的CIE色度特性.

关键词： La_(2-x)O_(3):xSm^(3+)纳米荧光粉溶液—燃烧合成法光致发光 CIE色度特性

AlN:Er3+松树状纳米结构:发光与磁性多功能材料

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物理学报 2025年

作者：丁昕田子峰王秋实刘才龙崔航渤海大学物理科学与技术学院聊城大学物理科学与信息工程学院吉林大学物理学院

采用直流电弧等离子体法，以Al粉和Er2O3粉为原料，在氮气环境下，成功制备出了具有松树状纳米结构的Er3+掺杂AlN(AlN:Er3+)材料。通过X射线衍射，X射线光电子能谱，能量色散光谱，扫描电子显微镜，透射电子显微镜和高分辨率透射电子显... 详细信息

采用直流电弧等离子体法，以Al粉和Er2O3粉为原料，在氮气环境下，成功制备出了具有松树状纳米结构的Er3+掺杂AlN(AlN:Er3+)材料。通过X射线衍射，X射线光电子能谱，能量色散光谱，扫描电子显微镜，透射电子显微镜和高分辨率透射电子显微镜的分析，详细测定了松树状纳米结构的成分、形貌特征和显微结构。结果显示，该材料呈现出典型的六方纤锌矿晶体结构，其形态由主干与分支纳米线交织而成，且证实Er3+成功掺入其晶格中。光致发光光谱显示，AlN:Er3+能够发出强烈的绿光（～548 nm），并伴有多个发光峰，分别对应于Er3+内层4f电子跃迁的特征发光峰。根据不同温度下热耦合能级(2H11/2/4S3/2→4I15/2)发光光谱强度的比值，在温度为293 K时获得最高相对灵敏度，为1.9% K-1。磁学测量表明，AlN:Er3+显现出明显的室温铁磁性。通过第一性原理计算后发现其磁矩主要由Al空位周围N原子的2p轨道电子自旋极化产生。AlN:Er3+松树状纳米结构在光电器件、温敏传感器以及稀磁半导体等多个领域展现出潜在的应用前景。

关键词：氮化铝光致发光温敏稀磁半导体

不完美CSI下RIS辅助无线系统的性能分析

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云南大学学报(自然科学版) 2025年

作者：唐菁敏谭婷婷宋耀莲虞贵财昆明理工大学信息工程与自动化学院青海民族大学物理与电子信息工程学院

针对智能反射面（reconfigurable intelligent surface,RIS）不具备复杂的感知和信号处理能力，使得信道状态信息（channel state information,CSI）估计存在误差的情况，构建了不完美Nakagami-m衰落信道下的RIS辅助端到端的无线通信系... 详细信息

针对智能反射面（reconfigurable intelligent surface,RIS）不具备复杂的感知和信号处理能力，使得信道状态信息（channel state information,CSI）估计存在误差的情况，构建了不完美Nakagami-m衰落信道下的RIS辅助端到端的无线通信系统模型，分析了此模型下系统的中断概率（outage probability,OP）和各态历经容量（ergodic capacity,EC）.首先基于矩匹配法推导了端到端信干噪比（signal to interference plus noise ratio,SINR）的累积分布函数（cumulative distribution function,CDF），然后基于此CDF导出了OP与EC的解析闭合表达式，最后推导了高SINR条件下OP与EC的近似表达式.仿真实验结果表明：解析结果与蒙特卡罗仿真数据高度吻合，且在高SINR情况下与近似曲线逼近.完美CSI的OP值会随着SINR增大而持续降低，而不完美CSI会出现地板现象，且相关系数ρ越小，OP值越大.通过增加RIS的反射元件数量可有效减少信道估计误差带来的性能损失.

关键词：信道状态信息智能反射面矩匹配法中断概率各态历经容量

基于弹性拓扑绝缘体的多频段谷锁定拓扑输运研究

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物理学报 2025年

作者：林建华毕仁贵唐诗瑶孔鹏邓科吉首大学物理与机电工程学院长沙理工大学物理与电子科学学院

自拓扑绝缘体概念从量子波领域拓展到经典波领域以来，谷霍尔拓扑绝缘体因其新奇的物理特性、丰富的波调控方式等优势，引起了大量的关注，相关研究得到了快速发展。本文针对传统谷拓扑绝缘体中边缘态输运容量小、结构不灵活等缺陷，基... 详细信息

自拓扑绝缘体概念从量子波领域拓展到经典波领域以来，谷霍尔拓扑绝缘体因其新奇的物理特性、丰富的波调控方式等优势，引起了大量的关注，相关研究得到了快速发展。本文针对传统谷拓扑绝缘体中边缘态输运容量小、结构不灵活等缺陷，基于谷锁定原理设计了一种拓扑波导结构。该结构的原始构形具有矩形脉连接的蜂窝晶格，利用等效结构参数方法计算了模型的能带结构、输运特性，发现其布里渊区角点K处有3个狄拉克点。通过改变结构参数打破体系的空间反演对称性，实现了3个频段的弹性波模式的拓扑相变；在两个拓扑绝缘体中间插入具有狄拉克点的声子晶体组成拓扑异质结构，展示了该结构的拓扑波导态具有多频段、宽度可调、强鲁棒性等优点。基于该结构设计了能量分束器、能量汇聚器，实现了对弹性波的多种灵活操控。此研究不仅丰富了拓扑声学，所设计的拓扑异质结构在多频段通讯与信息处理方面具有潜在的应用前景。

关键词：声子晶体弹性波拓扑波导态多频段

超低介电常数LiBxAl1-xSi2O6微波介质陶瓷的低温烧结

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无机材料学报 2025年

作者：熊思宇莫尘朱肖伟朱国斌陈德钦刘来君施晓东李纯纯桂林理工大学材料科学与工程学院桂林理工大学物理与电子信息工程学院

超低介电常数锂基硅酸盐微波介质陶瓷材料作为介质基板在第五代无线通信技术中显示出极大的潜力。然而，较高的烧结温度带来的残余应力会导致材料的介电损耗（tanδ）增加，导致微波介电性能变差。本工作通过在LiAlSi2O6陶瓷中引入B3+... 详细信息

超低介电常数锂基硅酸盐微波介质陶瓷材料作为介质基板在第五代无线通信技术中显示出极大的潜力。然而，较高的烧结温度带来的残余应力会导致材料的介电损耗（tanδ）增加，导致微波介电性能变差。本工作通过在LiAlSi2O6陶瓷中引入B3+来减少Al3+含量，从而改善LiAlSi2O6陶瓷的烧结温度和微波介电性能。实验采用固相反应法与冷等静压技术相结合的方式制备了LiBxAl1-xSi2O6（0≤x≤0.2）微波介质陶瓷，并研究B3+掺杂对该材料的烧结特性、相结构、微观形貌以及微波介电性能的影响。研究结果表明，随着掺杂浓度的逐步增加，陶瓷的烧结温度由1400 ℃大幅降低至1000 ℃。同时，相对介电常数(εr)从3.95降低至3.69，品质因数（Q×f）从24，300 GHz显著提升至30，560 GHz，谐振频率温度系数(τf)从-45.9×10-6℃-1升高至-20.9×10-6℃-1。具体而言，εr的变化主要受材料本征极化率、晶格振动以及共价键强度的共同影响；Q×f的提升则与填充分数的增加和阻尼系数的减小密切相关；τf的增加与氧的键价(VO)存在较强的关联性。此外，x = 0.2组分展现出最佳的微波介电性能，其具体表现为：εr= 3.69，Q×f = 30，560 GHz，以及τf= -20.9×10-6℃-1。本研究成果LiBxAl1-xSi2O6为未来高性能微波介质陶瓷材料的开发与应用提供了重要的理论依据和实践指导。

关键词：超低介电常数硅酸铝锂微波介电性能低温烧结

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面向路径规划的双向交互多步蚁群算法研究

计算机工程与应用 2025年第3期61卷 166-176页

作者：陈旭飞胡耀炜丛培龙赵启超汤萍萍安徽师范大学物理与电子信息学院安徽芜湖241002

针对蚁群算法收敛速度较慢、蚂蚁灵活度差以及易陷入局部最优解的问题,提出了一种双向交互多步蚁群算法(bidirectional interactive multi-step ant colony algorithm,BI-MSACO)用于路径规划研究。构建正向与反向双种群使用双向蚁群探索... 详细信息

针对蚁群算法收敛速度较慢、蚂蚁灵活度差以及易陷入局部最优解的问题,提出了一种双向交互多步蚁群算法(bidirectional interactive multi-step ant colony algorithm,BI-MSACO)用于路径规划研究。构建正向与反向双种群使用双向蚁群探索,采用自适应步长策略,解决算法陷入局部最优和蚂蚁灵活度不高的问题。使用自适应蚁群种群数量策略和改进启发式函数对算法进行优化,用双向蚁群的节点距离指数来指导算法节点转移,加快算法收敛速度。经实验仿真数据表明,该研究的双向交互多步蚁群算法在路径规划问题上,不仅可以全局快速收敛,而且具有高度稳定性和更短的运算时间,得到的解的质量和收敛速度相较于参考文献中对比的改进蚁群算法、基于终端距离指标的多步蚁群算法更具优越性。

关键词：路径规划蚁群算法自适应步长双向交互节点距离指数启发式函数

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