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动量表象相对论平均场理论与奇特核研究

科学通报 2025年

作者：郭建友安徽大学物理与光电工程学院

远离稳定线的弱束缚核由于其独特性质而备受关注.这些核素的费米面紧邻连续阈,使得其中的连续谱特别是共振态成为研究的关键.统一处理束缚态、共振态和连续谱及其相互耦合对于精确描述奇特核至关重要.本文介绍了动量表象下的相对论平均... 详细信息

远离稳定线的弱束缚核由于其独特性质而备受关注.这些核素的费米面紧邻连续阈,使得其中的连续谱特别是共振态成为研究的关键.统一处理束缚态、共振态和连续谱及其相互耦合对于精确描述奇特核至关重要.本文介绍了动量表象下的相对论平均场(relativistic mean field in complex momentum representation, RMF-CMR)理论,这种理论能够统一描述束缚态、共振态和连续谱. RMF-CMR计算能够消除传统RMF计算中对盒子尺寸的依赖性,特别适用于描述具有复杂物质密度分布的奇特核.在25O的研究中, RMF-CMR方法计算出的中子密度分布与盒子大小无关,展现其在描述奇特核方面的优势.在120Sn的研究中同时获得了窄共振态和宽共振态,显示了RMF-CMR计算在确定共振态方面的优越性. RMF-CMR还成功处理了库仑长程势问题,在78Ni的单质子能谱计算中获得了s波共振,展示了其在探索质子共振态方面的能力. RMF-CMR能够获取动量空间中局域化的共振态波函数,清晰展示赝自旋双重态波函数的对称性.在对丰中子核如124Zr的研究中, RMF-CMR支持124Zr是一个中子晕核的观点.总之,RMF-CMR方法在揭示原子核的奇特性质方面展现出独特的优势和应用前景,不仅很好地描述了实验上已发现的中子、质子晕奇特核,还在中等质量区域预言了可能存在的奇特核,为实验物理学界探索奇特核提供了重要的理论参考.

关键词：相对论平均场理论动量表象奇特核中子和质子晕

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光学微腔荧光和拉曼光谱增强技术研究进展

发光学报 2025年第1期46卷 23-45页

作者：姚瑶闫胤洲蒋毅坚北京工业大学物理与光电工程学院北京100124

光学微腔通过在介观尺度上增强光与物质相互作用,可作为通用功能结构用于增强荧光辐射与拉曼散射过程,在痕量物质检测、光电发光器件等领域具有独特的优势。随着微纳加工技术的不断进步,光学微腔的设计朝着更高品质因子和更小模式体积... 详细信息

光学微腔通过在介观尺度上增强光与物质相互作用,可作为通用功能结构用于增强荧光辐射与拉曼散射过程,在痕量物质检测、光电发光器件等领域具有独特的优势。随着微纳加工技术的不断进步,光学微腔的设计朝着更高品质因子和更小模式体积方向发展,光与物质相互作用效率持续提升,展现出了更多独特的光辐射及光散射增强特性。然而,相比于金属表面等离激元近场调控,光学微腔在增强荧光及拉曼痕量检测方面仍面临挑战。为了克服这一难题,人们提出了光学微腔-金属/二维半导体复合结构,为不同场景下的高性能荧光增强和拉曼痕量检测提供了全新的解决方案,展现出光学微腔在光辐射和光散射增强领域巨大的应用潜力。本文总结了近20年来光学微腔荧光和拉曼光谱增强技术的研究进展,详细介绍了光学微腔的种类及其光学特性,深入探讨了光学微腔及其复合结构荧光和拉曼增强机制与前沿研究成果。最后,对未来光学微腔荧光和拉曼光谱增强技术的发展和应用前景进行了总结与展望。

关键词：光学微腔荧光光谱拉曼光谱表面增强荧光光谱表面增强拉曼光谱

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阿秒条纹时间延迟及动量振荡振幅的研究

光子学报 2025年第1期54卷 201-210页

作者：谢梦飞姜维超深圳大学物理与光电工程学院量子精密测量研究所深圳518060

求解氦原子三维含时薛定谔方程,建立弱场近似经典解析模型,研究光电子中的阿秒条纹时间延迟和动量振荡振幅。发现阿秒条纹时间延迟和动量振荡振幅强烈依赖于极紫外脉冲的光子能量和红外脉冲的波长。阿秒条纹时间延迟对极紫外脉冲持续时... 详细信息

求解氦原子三维含时薛定谔方程,建立弱场近似经典解析模型,研究光电子中的阿秒条纹时间延迟和动量振荡振幅。发现阿秒条纹时间延迟和动量振荡振幅强烈依赖于极紫外脉冲的光子能量和红外脉冲的波长。阿秒条纹时间延迟对极紫外脉冲持续时间不敏感,而动量振荡振幅随着极紫外脉冲持续时间的增加而减小。

关键词：原子光学强场激光物理学红外极紫外光电离超快现象

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艾里光束的水下传输与通信研究

激光与光电子学进展 2025年第3期62卷 72-79页

作者：刘昌勋孙嘉敏商祥年顾永建李文东中国海洋大学物理与光电工程学院

针对水下无线光通信中光束能量高度损耗、光束质量差、通信系统性能减弱等问题，搭建实验系统进行艾里光束和普通高斯光束在水信道中的传输对比实验，以及在80 m水信道中单光子探测通信的对比实验。结果表明，艾里光束在水信道中的光束... 详细信息

针对水下无线光通信中光束能量高度损耗、光束质量差、通信系统性能减弱等问题，搭建实验系统进行艾里光束和普通高斯光束在水信道中的传输对比实验，以及在80 m水信道中单光子探测通信的对比实验。结果表明，艾里光束在水信道中的光束质量保持能力和抗光束抖动能力明显优于高斯光束。采用艾里光束进行通信得到的有效帧的占比相比高斯光束提高～11.15%，误码率则降低～42.52%。结果证明艾里光束在水下光通信中具有更优越的性能，为远距离、高性能水下光通信的实现提供可能。

关键词：水下光通信散射艾里光束高斯光束单光子探测

二维SiSnF_(2)中非磁性缺陷的影响和量子尺寸效应

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物理学报 2025年第6期74卷 191-200页

作者：刘文超罗朝波谢紫彤彭向阳湘潭大学物理与光电工程学院微纳能源材料与器件湖南省重点实验室湘潭411105

一般认为拓扑绝缘体对非磁性缺陷是高度免疫的,但是在器件应用的介观尺度上还缺乏验证.本文以SiSnF_(2)单层条带为例,研究了不同缺陷浓度和尺寸对拓扑绝缘体电子输运的影响.第一性原理计算发现,SiSnF_(2)在大于2%的拉伸应变下转变为拓... 详细信息

一般认为拓扑绝缘体对非磁性缺陷是高度免疫的,但是在器件应用的介观尺度上还缺乏验证.本文以SiSnF_(2)单层条带为例,研究了不同缺陷浓度和尺寸对拓扑绝缘体电子输运的影响.第一性原理计算发现,SiSnF_(2)在大于2%的拉伸应变下转变为拓扑绝缘体.用遗传算法拟合了有效紧束缚模型的参数,计算了拓扑绝缘体SiSnF_(2)条带输运性质,发现边缘态也可能被随机空位缺陷破坏.对于长18.8 nm、宽8.2 nm的条带,在没有缺陷时,电流集中在条带边缘,电导为拓扑边缘态的理想值2e^(2)/h.当缺陷浓度为1%时,边缘电流已被明显扰动,但背散射仍受到有效抑制,电流绕过缺陷向前传输.当浓度为5%时,边缘电子经散射深入条带内部,与另一边缘发生散射,破坏了拓扑边缘态,使电导降为0.6e^(2)/h.因此,缺陷导致的由拓扑绝缘体到普通绝缘体的转变是渐变而不是突变.研究发现了明显的输运量子尺寸效应,增大条带宽度可减小边缘间电子散射,增强拓扑边缘态的稳定性;而增大长度会增大电子的局域性和边缘间电子散射,降低拓扑边缘态的稳定性.

关键词：拓扑绝缘体电子输运缺陷量子尺寸效应

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蒙脱石-腐殖酸复合颗粒物对水体中四环素光解的影响

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广西师范大学学报(自然科学版) 2025年

作者：聂钦坪王子瑞候晓敏吴青峰长江大学物理与光电工程学院

悬浮颗粒物是自然水体的重要组分，对水体中污染物的光化学行为会产生重要影响。本文以蒙脱石-腐殖酸复合颗粒模拟水体悬浮颗粒物，研究其对四环素（TC）光解行为的影响。结果显示，水体中蒙脱石-腐殖酸颗粒物的存在显著加速了TC的光解... 详细信息

悬浮颗粒物是自然水体的重要组分，对水体中污染物的光化学行为会产生重要影响。本文以蒙脱石-腐殖酸复合颗粒模拟水体悬浮颗粒物，研究其对四环素（TC）光解行为的影响。结果显示，水体中蒙脱石-腐殖酸颗粒物的存在显著加速了TC的光解，其光解动力学符合准一级动力学模型。电子自旋共振波谱分析和自由基淬灭实验表明，蒙脱石-腐殖酸复合颗粒物中的光活性成分（蒙脱石、腐殖酸）在光照条件下诱导了活性氧自由基的产生，自由基与TC之间的进一步反应加速其光解。蒙脱石和蒙脱石-腐殖酸复合颗粒体系中的光解对比实验以及吸附实验进一步表明，复合颗粒物对TC光解的促进作用还与界面吸附密切相关。TC分子与蒙脱石表面吸附点位之间的界面作用有利于光能量的吸收和电子转移，进而加速光解。复合颗粒物对TC光解的促进作用是这两种机制共同作用的结果。光解产物分析表明，在复合颗粒物存在条件下，苯环上的羟基加成、脱甲基和脱水是TC分子降解的主要反应途径。本研究将为全面理解真实水体环境中抗生素污染物的光化学行为提供有价值的参考。

关键词：悬浮颗粒物蒙脱石腐殖酸四环素光解自由基界面吸附

转角干涉光刻窄间隙莫尔光栅及其表面增强拉曼光谱研究

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中国激光 2025年第6期 340-350页

作者：孙琬婷闫胤洲赵晨赵艳蒋毅坚北京工业大学物理与光电工程学院

金属纳米结构表面等离激元共振（SPR）是通过光子与自由电子共振的局域光场，实现近场光与物质相互作用的显著增强，其被广泛应用于分子传感及增强光谱探测等领域。然而，由于SPR模式与纳米结构特征密切相关，设计并制造可大面积生产的... 详细信息

金属纳米结构表面等离激元共振（SPR）是通过光子与自由电子共振的局域光场，实现近场光与物质相互作用的显著增强，其被广泛应用于分子传感及增强光谱探测等领域。然而，由于SPR模式与纳米结构特征密切相关，设计并制造可大面积生产的共振波长连续可调的金属纳米结构成为SPR器件亟须解决的问题。针对表面增强拉曼光谱（SERS）检测衬底的应用需求，提出了紫外激光双光束干涉转角光刻技术与金属离子溅射沉积工艺相结合的方法，成功制备了平方厘米级SPR连续可调的窄间隙金纳米薄膜莫尔光栅（AuNF Moire-grating）结构。通过调节激光双光束干涉光刻两次曝光转角（20°40°），对光栅莫尔纹周期（439～864 nm）进行了精细调节，进而实现了540～875 nm波段内的SPR吸收调控。系统研究了莫尔纹周期及入射光偏振对AuNF Moire-grating共振吸收的影响，揭示了AuNF Moire-grating表面等离激元和窄间隙局域表面等离激元对入射光场的协同调控规律。在共振激发条件下，实现了检出限为10-10mol/L的非偏振依赖SERS痕量检测。研究结果为共振波长可调谐SERS衬底的制造提供了新思路。

关键词：激光干涉光刻技术莫尔光栅表面等离激元共振表面增强拉曼光谱

不同激光参数下水下固体靶激光诱导击穿光谱实验研究

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光学学报 2025年第1期45卷 311-317页

作者：翟灿旭田野叶旺全卢渊郑荣儿中国海洋大学信息科学与工程学部物理与光电工程学院

激光脉宽与能量是影响水下激光诱导击穿光谱（LIBS）质量的关键因素。搭建一套水下固体靶LIBS探测系统，采集不同激光脉冲条件下水下铝靶的LIBS，分析激光脉宽为6～25 ns、激光能量为8～25 mJ的条件下光谱信噪比、信背比、相对标准偏差... 详细信息

激光脉宽与能量是影响水下激光诱导击穿光谱（LIBS）质量的关键因素。搭建一套水下固体靶LIBS探测系统，采集不同激光脉冲条件下水下铝靶的LIBS，分析激光脉宽为6～25 ns、激光能量为8～25 mJ的条件下光谱信噪比、信背比、相对标准偏差（RSD）以及其他物理特征的变化规律。结果表明：当激光脉宽大于12 ns时，随着激光能量的增加，信噪比逐渐增加，激光脉宽的增加能够显著提升信背比；当激光能量在16 mJ左右且脉宽大于14 ns时，光谱的稳定性较好。当激光峰值功率密度大于或接近水体击穿阈值时，光谱信号质量较差，从阴影图像与烧蚀坑的结果可知，在该条件下会出现多点击穿现象，空化气泡半径、冲击波速度与激光烧蚀量均较17 ns激光脉冲更大，激光能量转化为光谱辐射的效率低，因此LIBS信号质量大幅下降。由此得出，在激光峰值功率密度不超过水体击穿阈值且能击穿靶面的前提下，激光脉宽的增加能够有效改善水下LIBS信号。

关键词：激光诱导击穿光谱激光脉宽激光能量水下固体靶

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网格激光高反抑制与中心提取误差修正

光学精密工程 2025年第1期33卷 57-74页

作者：王标吴南南马宇晗姚彦峰王永红李骏睿合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230000

线激光在扫描金属工件时,部分金属表面存在高反光区域导致扫描效果不好,网格激光相较于单线与多线而言扫描效率更快,但存在中心提取以及光平面定位困难等问题。为了满足金属工件高效实时检测的需求,设计了一种网格激光的偏振态获取方法... 详细信息

线激光在扫描金属工件时,部分金属表面存在高反光区域导致扫描效果不好,网格激光相较于单线与多线而言扫描效率更快,但存在中心提取以及光平面定位困难等问题。为了满足金属工件高效实时检测的需求,设计了一种网格激光的偏振态获取方法,对偏振片旋转角度进行标定,达到对高反光表面的最佳程度抑制。基于法向量的激光中心与光平面对应方法,利用像素Hessian矩阵特征值最大时的特征向量,将激光中心与所属的光平面对应。采用基于仿射变换的中心提取方法,将非正交网格通过仿射变换转为正交后提取中心点,提高三维重建的准确性。最后建立了测量误差与高度的误差修正模型,减少了测量系统误差。实验结果表明,网格激光传统算法扫描金属表面高反光区域,扫描结果会有边缘缺失,测量误差为0.8 mm;而本文所提方法能够有效抑制金属表面高反光带来的影响,实现激光中心提取与光平面的准确对应,测量误差达到0.39 mm,最后经过误差修正,金属表面高光区域测量精度有较大提升,测量误差可达0.1 mm。本文所提方法与网格激光传统算法测量结果相比,测量误差减少了87.5%。该方法实现了金属表面高反光抑制下的网格激光扫描三维重建,扫描效率与测量精度得到提升,为未来的工业测量提供方法和参考。

关键词：三维测量网格激光偏振态中心提取法向量

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