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极紫外波段等宽度单模狭缝波导线形波带片的聚焦分析

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激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 428-435页

作者：陈文轩曹清程长杰李潮越朱吉瑞毛亚星上海大学理学院物理系上海200444

随着加工技术的不断进步和对空间分辨率要求的不断提高,线形波带片狭缝宽度越来越小。对于线形波带片上不同宽度的狭缝,当均匀平面波入射时,会激发一个或多个波导模,从而导致模间色散和相位差。即便只有单模传输,由于基模的有效折射率... 详细信息

随着加工技术的不断进步和对空间分辨率要求的不断提高,线形波带片狭缝宽度越来越小。对于线形波带片上不同宽度的狭缝,当均匀平面波入射时,会激发一个或多个波导模,从而导致模间色散和相位差。即便只有单模传输,由于基模的有效折射率和狭缝宽度有关,不同宽度的狭缝在出射端面处也将产生相位差。为了消除这些相位差,设计等宽度单模狭缝波导线形波带片,研究其在极紫外波段的聚焦效应,并建立相应的高斯型远场解析模型。通过有限元软件的数值模拟,确认了基模的高斯型模式场分布,对基模的菲涅耳衍射积分计算则进一步确认了远场解析模型的有效性。作为一个例子,设计了一个等宽度单模狭缝波导线形波带片,并计算了其在焦平面归一化的一维光场分布。

关键词：衍射线形波带片波导极紫外

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基于评价核数据库的燃耗数据库制作及验证

原子能科学技术 2024年第7期58卷 1505-1513页

作者：骆浩李杰黄善仿王侃清华大学工程物理系北京100084

核反应堆燃料组成及辐照特性分析对于反应堆设计、取证、安全分析及退役具有重要的支撑作用。精细的燃耗、活化及源项分析需要数据库提供包括衰变常量、衰变反应分支比、衰变辐射谱、衰变能、中子反应截面、裂变产物产额等关键参数。本... 详细信息

核反应堆燃料组成及辐照特性分析对于反应堆设计、取证、安全分析及退役具有重要的支撑作用。精细的燃耗、活化及源项分析需要数据库提供包括衰变常量、衰变反应分支比、衰变辐射谱、衰变能、中子反应截面、裂变产物产额等关键参数。本文基于评价核数据库,包括ENDF/B-Ⅷ.0、ENDF/B-Ⅶ.1、JEFF-3.3和JENDL-5等,开展精细燃耗数据库加工方法研究。使用自主研发的数据库制作程序ALG(Automatic Library Generator),制作了基于HDF5格式的燃耗核数据库,同时分析了不同数据库中关键核素的关键参数的差异。基于最新制作的数据库,反应堆蒙特卡罗程序RMC中的点燃耗子程序DEPTH的数据库得到了显著提升,包括新增衰变辐射谱、能量依赖的裂变产物产额以及细群中子反应截面参数,为开展更精细的核燃料循环研究奠定了基础。

关键词：燃耗活化源项数据库 RMC

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无中微子双贝塔衰变实验发展沿革与未来展望

物理 2024年第5期53卷 301-309页

作者：王军正于骁岳骞清华大学工程物理系北京100084

无中微子双贝塔衰变是一种重要的超出标准模型的新物理。在数十年理论和实验的发展与探索的基础上,人们对其可能的物理机制以及实验的技术需求已有较为深刻的理解。国际上有多个实验组通过不同的探测器技术尝试寻找无中微子双贝塔衰变事... 详细信息

无中微子双贝塔衰变是一种重要的超出标准模型的新物理。在数十年理论和实验的发展与探索的基础上,人们对其可能的物理机制以及实验的技术需求已有较为深刻的理解。国际上有多个实验组通过不同的探测器技术尝试寻找无中微子双贝塔衰变事件,并对半衰期下限给出了1026年量级的限制。目前各实验组正在积极进行下一代实验装置的预研和建设,致力于将半衰期灵敏度提高到1027年以上。中国正依托锦屏地下实验室国际领先的实验环境,开发多个不同路线的探测技术。文章将概述国际上主要的大型无中微子双贝塔衰变实验的现状,并展示在锦屏地下实验室中探索这一前沿物理领域的前景以及基于不同探测器技术的实验方案。

关键词：中微子无中微子双贝塔衰变半衰期中国锦屏地下实验室探测器

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空间轨道辐射仿真模拟实验平台

实验技术与管理 2024年第5期41卷 106-112页

作者：刘奇泽曾志曾鸣清华大学工程物理系北京100084

空间辐射是与航天器安全运行紧密相关的空间环境,与之相关的仿真模拟实验平台对于相关领域学生学习与理解空间辐射环境十分重要。该文编制了一个空间轨道辐射仿真模拟实验平台——SORA(simulator fororbitandradiation),介绍了SORA“输... 详细信息

空间辐射是与航天器安全运行紧密相关的空间环境,与之相关的仿真模拟实验平台对于相关领域学生学习与理解空间辐射环境十分重要。该文编制了一个空间轨道辐射仿真模拟实验平台——SORA(simulator fororbitandradiation),介绍了SORA“输入—计算—输出”的总体结构设计及数据流,描述了SORA所应用的基于轨道根数的在轨位置计算、基于AE(辐射带电子)/AP(辐射带质子)的辐射带模型计算和在轨通量计算方法,展示了SORA GUI界面的构成要素及使用方法。该文使用SORA以一组标准GTO轨道参数作为实例输入,演示了SORA的执行与运算流程,并验证了SORA计算结果与同类型计算平台的一致性。SORA设计简洁的GUI界面及其精细化采样参数调整、离线数据实时计算等特点使其成为相关领域学生能够快速上手使用的模拟实验平台,其内在设计的科学性也保证其计算结果可供学生用于空间轨道辐射对于航天器影响的后续评估。

关键词：空间辐射仿真模拟实验平台

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FASER实验:简介与研究进展

科学通报 2024年第8期69卷 1025-1033页

作者：刘锦枫逄昊王驰艾小聪陈新胡震清华大学物理系北京100084 清华大学致理书院北京100084 郑州大学物理学院(微电子学院) 郑州450001

FASER(ForwArd Search ExpeRiment)是一个位于大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)上的前向粒子探测实验.LHC质子对撞产生的质量轻、能量高的粒子往往会沿着束流方向飞行,并逃离传统粒子探测器的覆盖区域.对这些前向粒子的探测... 详细信息

FASER(ForwArd Search ExpeRiment)是一个位于大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)上的前向粒子探测实验.LHC质子对撞产生的质量轻、能量高的粒子往往会沿着束流方向飞行,并逃离传统粒子探测器的覆盖区域.对这些前向粒子的探测和研究是传统探测器实验很好的补充.FASER探测器(包括其专门用于探测中微子的子探测器FASERν)位于ATLAS对撞点处束流切线方向下游480 m,物理目标包括可能的暗物质候选者和对撞机产生的中微子.2023年3月,FASER首次直接探测到约153个对撞机产生的高能中微子,信号显著度为16σ.随后,FASER合作组又公布了其暗光子搜寻结果,未发现显著信号,但给出了质量在17~70 MeV范围内、■在2×10^(–5)~1×10^(–4)范围内的暗光子可能性的世界最好限制.正在计划中的前向物理设施(Forward Physical Facility,FPF)或将成为未来HL-LHC时代前向物理研究的新阵地.本文将介绍FASER实验装置及其物理目标,并简要介绍FASER初步的实验结果.

关键词： FASER FASERν FPF 前向物理中微子暗光子

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火星弓激波上游高能拾起氧离子实例分析

地球物理学报 2024年第1期67卷 12-20页

作者：雷桓郭建鹏何林峡林海博常克文陈艳北京师范大学天文与天体物理前沿科学研究所北京102206 北京师范大学天文系行星与空间物理研究团组北京100875

火星外逸层中的氧原子(O)经光致电离、电荷交换或电子碰撞产生氧离子(O^(+)),新生O^(+)随即被太阳风拾起,进而被对流电场加速.这些O^(+)被称为“拾起”O^(+).2018年11月17日08∶54∶00—10∶24∶00 UT期间,火星大气和挥发物演化任务(Mar... 详细信息

火星外逸层中的氧原子(O)经光致电离、电荷交换或电子碰撞产生氧离子(O^(+)),新生O^(+)随即被太阳风拾起,进而被对流电场加速.这些O^(+)被称为“拾起”O^(+).2018年11月17日08∶54∶00—10∶24∶00 UT期间,火星大气和挥发物演化任务(Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN,MAVEN)卫星从上游太阳风进入磁鞘中,持续观测到背离太阳运动的高能拾起O^(+)(约30 keV),在相空间呈现为初速度不为零的部分环分布.分析表明:这部分高能O^(+)的初始能量较高,回旋半径较大,位于摆线运动的高能区域,穿越火星弓激波进入磁鞘,离子在该范围内能量变化不显著,只是使得相应环分布在穿越弓激波后发生偏转.这些结果有助于进一步认识火星空间高能拾起O^(+)的产生与运动轨迹.

关键词：火星拾起氧离子 MAVEN

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基于复合超材料的多种结构的太赫兹频率开关

光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 331-335页

作者：陈姗姗张波太赫兹光电子学教育部重点实验室首都师范大学物理系北京100048

超材料可以应用于调制器,能够吸收特定频率的太赫兹波。然而当超材料的结构参数一旦确定,就只能在特定的共振频率产生完美吸收。设计了三种复合超材料结构探究复合超材料的共振,这三种结构的超材料均以石英为衬底,在该基底上加工一层具... 详细信息

超材料可以应用于调制器,能够吸收特定频率的太赫兹波。然而当超材料的结构参数一旦确定,就只能在特定的共振频率产生完美吸收。设计了三种复合超材料结构探究复合超材料的共振,这三种结构的超材料均以石英为衬底,在该基底上加工一层具有开口的金属谐振环。三种结构分别是单开口的金属谐振圆环,单开口的金属谐振方框和不对称双开口的金属谐振方框。在三种结构的开口中填入光敏材料氧化铟,改变氧化铟的电导率对这些复合超材料结构的太赫兹的调制特性进行了研究,同时对三种结构太赫兹频率开关的不同共振频率的电场分布进行了数值模拟。对于单开口不同形状的金属谐振环,共振频率不同,但都随着氧化铟电导率的增加,共振峰的吸收强度逐渐减小,从对应的电场分布图中可以看到,随着氧化铟电导率的增加,间隙边缘处的场强越来越弱,谐振峰吸收强度也就越来越弱,这个过程可以被认为是太赫兹波在共振频率的动态开关。对于不对称双开口的金属谐振方框,在偏离金属框中央处的开口填入氧化铟,这个结构可以看到两个谐振峰,随着电导率的增加,一个谐振峰吸收强度逐渐减弱,而另一个谐振峰吸收强度无明显变化,由此可得吸收强度随电导率增加而减弱的谐振峰为法诺共振,而另一个吸收强度一直无明显变化的谐振峰为偶极共振。从对应场分布图可以看到,法诺共振入射的太赫兹波的能量主要集中在金属谐振环的右侧金属臂上,而且随着电导率的增大,右侧金属臂的间隙处积累的电荷越来越多;而偶极共振入射的太赫兹波的能量主要集中在金属谐振环的左侧金属臂上,电导率增加,偶极共振的电场分布无明显变化。

关键词：太赫兹频率开关超材料

二硅化钴/二硅化钛结:寻找自旋三重态p波超导体

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物理 2024年第5期53卷 341-343页

作者：林志忠台湾阳明交通大学电子物理系中国台湾新竹30010

寻找非常规超导体,包括自旋三重态(spin-triplet)电子配对对称性超导体,是当前凝聚态物理学的重大梦想和圣杯。除了出于对基础科学问题的重要意义,科学家们更迫切期待实用和可进行微加工处理的自旋三重态超导体的问世,能带来拓扑量子计... 详细信息

寻找非常规超导体,包括自旋三重态(spin-triplet)电子配对对称性超导体,是当前凝聚态物理学的重大梦想和圣杯。除了出于对基础科学问题的重要意义,科学家们更迫切期待实用和可进行微加工处理的自旋三重态超导体的问世,能带来拓扑量子计算机的实现。本文简介一个我们实验室设计制作的、具有潜在自旋三重态p波配对对称性的超导体/正常金属(以下简称S/N)异质结构:二硅化钴/二硅化钛结(CoSi_(2)/TiSi_(2)junctions)[1]。关于这个“非磁性”材料的自旋三重态和p波电子耦合的实验证据,主要来自于它们的电导谱线(即微分电导)与自旋单重态(spin-singlet)s波和d波S/N结的谱线形状的巨大差异,两者几乎南辕北辙。

关键词：凝聚态物理学自旋三重态配对对称性拓扑量子计算微分电导谱线形状微加工异质结构

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飞秒激光烧蚀氟化钙晶体表面特性

光学学报 2019年第1期39卷 271-277页

作者：郭太勇张立木任莹莹蔡阳健 Carolina Romero Javier R.Vázquez de Aldana 山东师范大学物理与电子科学学院光场调控及应用中心山东省光学与光子器件技术重点实验室山东济南250014 萨拉曼卡大学应用物理系激光微加工组西班牙萨拉曼卡37008

采用飞秒激光对氟化钙晶体表面进行加工。通过调控激光参数,采用静止聚焦和动态扫描两种方式在晶体表面加工出一系列微结构(烧蚀孔和烧蚀线)。分别对两种加工方式烧蚀后的氟化钙晶体表面微结构进行系统研究,包括参数依赖关系、材料表面... 详细信息

采用飞秒激光对氟化钙晶体表面进行加工。通过调控激光参数,采用静止聚焦和动态扫描两种方式在晶体表面加工出一系列微结构(烧蚀孔和烧蚀线)。分别对两种加工方式烧蚀后的氟化钙晶体表面微结构进行系统研究,包括参数依赖关系、材料表面烧蚀阈值等。计算结果表明:在静止聚焦情况下,累积因子为0.0033;在动态扫描情况下,当扫描方向与激光偏振方向垂直或平行时,累积因子分别为0.0043和0.0052。飞秒激光加工过程中的脉冲累积效应能够对晶体的烧蚀产生重要影响。

关键词：物理光学飞秒激光烧蚀微结构累积效应氟化钙晶体