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亮点文章《物理学报》2024年第5期

已有 249 次阅读 2024-3-21 21:25 |系统分类:论文交流

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有机阳离子插层调控二维反铁磁MPX₃磁性能

弭孟娟，于立轩，肖寒，吕兵兵，王以林

物理学报, 2024, 73(5):057501.

doi: 10.7498/aps.73.20232010

电控磁效应调控二维 (2D) 反铁磁 (AFM) 材料的研究结合了电控磁效应与半导体工艺兼容且低能耗的优势，2D材料范德瓦耳斯界面便于异质集成以及AFM材料无杂散场、抗外磁场干扰、内禀频率高的优势，成为领域内研究的重点。载流子浓度调控是电控磁效应的主要机制，已被证明是调控材料磁性能的有效途径。层内AFM材料的净磁矩为零，磁性调控测量存在挑战，故其电控磁效应研究尚少且潜在的机制尚不清楚。基于有机阳离子的多样性，本文利用有机阳离子插层系统地调控了2D 层内AFM材料MPX₃ (M = Mn，Fe，Ni；X = S，Se) 的载流子浓度，并研究了电子掺杂对其磁性能的影响。笔者在MPX₃家族材料中发现了依赖载流子浓度变化的AFM-亚铁磁 (FIM)/铁磁 (FM) 的转变，并结合理论计算揭示了其调控机制。本研究为2D磁性材料的载流子调控磁相变提供了新的见解，并为研究2D磁体的电子结构与磁性之间的强相关性以及设计新型自旋电子器件开辟了一条途径。

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图1 有机阳离子插层MnPSe₃的实验结果 (a) MnPSe₃和TBA-MnPSe₃在H // ab 磁场方向的M-T曲线；(b) T = 5 K时，TBA-MnPSe₃在H // ab和H // c*磁场方向下的M-H曲线；(c) T = 5 K时，THA-MnPSe₃在H // ab磁场下的M-H曲线；(d) Néel型AFM序与FM序的相对能量随掺杂浓度的变化同行评价

作者利用有机阳离子插层系统地调控了2D 层内AFM材料MPX₃ (M = Mn，Fe，Ni；X = S，Se) 的载流子浓度，并研究了电子掺杂对其磁性能的影响。文章聚焦于当下火热的二维磁性材料，揭示了一种有机阳离子插层调控二维反铁磁材料的方法，选题具有很强的新颖性。关于结果的描述和讨论非常系统和深入，是一篇高质量的论文。

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磁声耦合：物理、材料与器件

陈崇，马铭远，潘峰，宋成

物理学报, 2024, 73(5):058502.

doi: 10.7498/aps.73.20231908

固体中的声波有两种传播方式：一种是声体波，以纵波或横波的形式在固体内部传播；另一种是声表面波，在固体表面产生并沿着表面传播。声波射频技术利用这些声波来截取和处理信号，尤其体现在快速发展的射频滤波器技术中。声学滤波器因其体积小、成本低和性能稳定等多方面的优势，在移动通信等领域得到了广泛应用。受益于成熟的制造工艺和确定的共振频率，声波已逐渐成为操控磁性和自旋的有力手段，这一领域正朝着小型化、超快和节能的自旋电子学器件应用迈进。将磁性材料集成到声学射频器件，也开辟了对声学器件调控方法和性能提升的新思路。本综述首先梳理了各种磁声耦合的物理机制，并在此基础上系统介绍了声控磁化动力学、磁化翻转、磁畴和磁性斯格明子产生及运动、自旋流产生等一系列磁性和自旋现象。同时也讨论了声控磁的逆过程——磁控声波的研究进展，包括声波参数的磁调控和声波的非互易传播，以及基于此开发的新型磁声器件，如磁传感器、磁电天线、可调谐滤波器等。最后展望了磁声耦合未来可能的研究方向和潜在的应用前景。

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图1 磁声耦合的物理机制 (a) 磁弹耦合；(b) 磁电耦合；(c) 磁-旋转耦合；(d) 自旋-旋转耦合；(e) 旋磁耦合；(f) 磁子-声子耦合

同行评价

文章详细介绍了近十多年来磁声耦合领域的开创性工作，特别是最近引起广泛关注的表面声学波对磁学和自旋电子学的重大进展。不仅报道了声控磁性或自旋的机理和方法，而且也包含了其逆效应-即磁性材料对声波的调控，以及新型磁声器件的开发与应用。介绍很有条理，是一篇高质量的综述文章，对今后表面波在磁学领域的研究将有很好的引领作用。

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等容预压缩等离子体中的快点火热斑形成与燃烧波传播

王美乔，徐泽鲲，吴福源，张杰

物理学报, 2024, 73(5):055204.

doi: 10.7498/aps.73.20231474

研究热斑点火物理过程对于实现聚变点火和高增益聚变放能具有重要意义，但是，迄今为止的大部分相关研究都是针对等压构型预压缩等离子体进行的，对等容构型预压缩等离子体中的热斑点火过程研究尚不充分。本文针对双锥对撞点火方案产生的等容预压缩高密度等离子体，建立了描述热斑边界演化和核聚变燃烧的半解析模型。该模型表明，在等容预压缩高密度等离子体中的热斑边界，可以用对热斑产生的a粒子具有强烈吸收作用的激波波峰的位置来定义，且等容预压缩等离子体中的热斑点火过程也存在a粒子射程主导的自调节现象。通过考虑a粒子的空间不均匀沉积效应，可以利用该模型描述等容预压缩等离子体中热斑内部的温度和密度演化。使用该模型分析热斑在点火初期时刻的劳森参数和平均热斑温度发现，在快电子总能量相同情况下，能量较低的快电子束更有利于实现点火。辐射流体模拟程序O-SUKI-N的验证计算表明，本文提出的半解析模型的计算结果具有较强的合理性。

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图1 O-SUKI-N程序给出的燃烧过程中等离子体参数和α粒子吸收峰，此时初始热斑温度为9 keV (a) 密度曲线(蓝色)与α粒子沉积n_αω_α分布曲线(红色)；(b) 等离子体温度T、密度ρ和α粒子沉积n_αω_α分布

同行评价

文章针对双锥对撞点火方案，通过建立解析模型，结合数值模拟，研究了等容构型等离子体中热斑形成与自调制核聚变燃烧。研究结果对双锥点火方案有参考价值。

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强度调制宽带激光对受激拉曼散射动理学爆发的抑制

刘庆康，张旭，蔡洪波，张恩浩，高妍琦，朱少平

物理学报, 2024, 73(5):055202.

doi: 10.7498/aps.73.20231679

激光等离子体不稳定性是困扰惯性约束聚变的难题之一。宽带激光作为抑制激光等离子体不稳定性的有效手段，近年来受到广泛关注。然而，宽带激光在动理学区域驱动的受激拉曼散射等高频不稳定性存在非线性爆发，使抑制效果不及预期。本文提出一种外加强度调制的宽带激光模型。通过选择适当的强度调制包络，能够打断背散光在强脉冲中的放大过程，降低高强度脉冲诱发剧烈爆发的概率，并大幅减少背散光份额和热电子产额。数值模拟表明，强度调制激光对受激拉曼散射具有较好的抑制能力。对于平均功率为1.0×10¹⁵W/cm²，带宽为0.6%的二倍频宽带激光，使用强度调制技术后，反射率下降了1个数量级，20 keV以上热电子能量份额也由7.34%下降至0.31%。上述研究证实了使用强度调制宽带激光抑制高频不稳定性的可行性，并有望为后续宽带激光驱动聚变实验设计提供参考。

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图1 四种激光驱动下，电子等离子体波时空演化图对照 (a) 单色激光驱动下的EPW演化过程；(b) 宽带激光驱动下的EPW演化过程；(c) 单色激光和宽带激光激发EPW的频谱；(d) 强度调制单色激光驱动下的EPW演化过程；(e) 强度调制宽带激光驱动下的EPW演化过程；(f) 强度调制单色激光/宽带激光激发EPW的频谱

同行评价

文章针对惯性约束聚变过程中激光等离子体不稳定性的难题，提出了外加强度调制的宽带激光模型，实现了对受激拉曼散射动理学爆发的抑制。方法具有较强的创新性，论文论证缜密，讨论详实，对ICF实验研究具有较好的指导意义。

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元素取代对Ge-As(Sb)-Se玻璃转变阈值行为的影响

许思维，王训四，沈祥

物理学报, 2024, 73(5):057102.

doi: 10.7498/aps.73.20231797

本文针对Sb取代As元素对Ge_xAs(Sb)₂₀Se_80–x玻璃阈值行为的影响进行研究。对理想共价网络玻璃Ge_xAs(Sb)₂₀Se_80–x的玻璃转变温度、密度和折射率等物理参数进行了系统测量，在其平均配位数为2.4和2.67处验证了转变阈值的存在，这两个转变分别代表玻璃内部的共价网络结构从欠限制的松散状态到过限制的紧致状态的转变和从二维到三维紧致状态的转变。但是，当金属性更强的Sb取代As时，得到的非理想共价网络玻璃Ge_xAs(Sb)₂₀Se_80–x则会引起转变阈值的变化，转变阈值改变为化学计量组成。进一步利用拉曼散射技术对其结构进行表征，并将拉曼光谱通过分峰拟合分解成不同的结构单元的特征峰，它们各自的强度变化表现出相同的行为，这归因于As和Sb的原子半径差异较大所引起的化学效应以及Sb元素具有较强的离子特性。

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图1 Ge_xAs(Sb)₂₀Se_80–x (a) 和Ge_xAs(Sb)₂₀Se_80–x (b) 玻璃中各个结构单元的相对比例随平均配位数和Ge原子含量的变化趋势

同行评价

非晶玻璃材料的拓扑模型和化学序共价网络模型已经广泛用于解释玻璃结构与物性的联系，但两种模型在多大程度上可以有效地解释非晶硫系玻璃中物性与化学组分的依赖程度以及化学组分如何影响非晶硫系玻璃中转变阈值的行为的问题一直尚未明确。作者针对Sb取代As元素对Ge_xAs(Sb)₂₀Se_80–x玻璃阈值行为的影响进行了深入的研究，得到有趣的结果。研究提供的实验证据说明在非理想玻璃体系中化学效应的重要性，更适合运用化学序共价网络模型来解释其物性与化学组分之间的关系，这对弄清两种结构模型的有效适用范围以及玻璃组分对非晶硫系玻璃中转变阈值的影响具有重要意义。

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弱相对论涡旋光在等离子体中传播的波前畸变及补偿

刘伟，贾青，郑坚

物理学报, 2024, 73(5):055203.

doi: 10.7498/aps.73.20231635

涡旋光与等离子体相互作用近年来在激光等离子体领域引起了广泛的关注。深入研究涡旋光在等离子体中的传播对粒子加速和辐射源产生等工作具有重要意义。本文着重探讨了弱相对论涡旋光在等离子中传播时，传播过程对电磁波结构的影响。基于三维粒子模拟，发现弱相对论涡旋光在等离子体中传播时会产生波前畸变。在给定等离子体密度时，畸变程度与电磁波强度及传播距离密切相关。基于相位修正模型，通过考虑电子相对论质量修正，在理论上对该现象进行了解释。此外，研究还发现可以通过设置适当的初始密度调制对波前畸变进行补偿抑制，并通过三维粒子模拟进行了验证。本工作加强了对涡旋光在等离子体中传播过程的理解，并为设计应用于相对论涡旋光的等离子体器件提供了参考。

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图1 在三维粒子模拟中，强度为α=0.2的l =1，σ_x=1的圆偏振涡旋光在(a)—(d)均匀轴向磁化等离子体及(e)—(h)预设密度及轴向磁化的等离子中传播至不同距离处的电场E_y分布 (a)(e) x = 5 mm；(b)(f) x = 10 mm；(c)(g) x = 15 mm；(d)(h) x =10 mm

同行评价

论文研究了弱相对论涡旋光在接近临界密度的等离子体中传播时所产生的波前畸变现象，以及该波前畸变现象与激光强度和传播距离的依赖关系。同时提出了可通过设置适当的初始密度调制对波前畸变进行补偿抑制。涡旋光与等离子体相互作用在粒子加速与新型辐射源等潜在应用方面具有一定的独特优势，该研究有助于加深对涡旋光与等离子体相互作用过程的理解，具有较好的学术价值和应用前景。

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铁磁性电极条件下T形双量子点结构中马约拉纳束缚态的解耦现象

代雪峰，贡同

物理学报, 2024, 73(5):057301.

doi: 10.7498/aps.73.20231434

通过将马约拉纳束缚态侧耦合到主通道中的量子点，从理论上研究了T形双量子点体系的输运性质。结果表明，调整侧耦合量子点能级和量子点-马约拉纳束缚态耦合方式，可以在线性输运区观察到马约拉纳束缚态与T形双量子点解耦的现象。引入铁磁性电极后，电导平台的出现或损坏明显依赖于体系中磁场与电极极化方向的差异，而马约拉纳束缚态的解耦现象仍然稳固。本工作有助于进一步诠释T形双量子点体系中马约拉纳束缚态的解耦现象，为深入认知以及探测马约拉纳束缚态提供理论支持。

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图1 (a) T形双量子点结构示意图。主通道中量子点侧耦合马约拉纳束缚态(标为η₁)，马约拉纳束缚态出现在受纵向磁场和超导邻近效应影响且具有强自旋-轨道相互作用的纳米线的末端。(b) 普通电极条件下，Nambu表象中T形双量子点结构自旋向上示意图。量子点的电子、空穴以及马约拉纳束缚态部分用不同的颜色表示

同行评价

作者通过计算研究了Majorana束缚态对量子点分子电传输特性影响。通过计算不同参数条件下的线性传导，揭示了Majorana态的独特影响，特别是考虑了磁场影响下的磁电阻行为。该工作的物理模型和分析有助于理解Majorana态在量子点输运中的解耦现象，对探测和操纵Majorana束缚态有潜在价值。

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利用脉冲激光沉积外延制备CsSnBr₃/Si异质结高性能光电探测器

王爱伟，祝鲁平，单衍苏，刘鹏，曹学蕾，曹丙强

物理学报, 2024, 73 (5): 058503.

doi: 10.7498/aps.73.20231645

钙钛矿半导体具有光吸收系数高、载流子扩散长度大和荧光量子效率高等优异物理特性，已在光电探测器、太阳能电池等领域展现出重要的应用潜力。但卤化铅钙钛矿的环境毒性和稳定性大大限制了该类器件的应用范围。因此，寻找低毒、稳定的非铅钙钛矿半导体尤为重要。利用锡元素替代铅元素并生长高质量的锡基钙钛矿薄膜是实现其光电器件应用的可行方案。本文采用脉冲激光沉积方法，在N型单晶硅(100)衬底上外延生长了一层(100)取向的CsSnBr₃钙钛矿薄膜。霍尔效应及电学测试结果表明，基于CsSnBr₃/Si半导体异质结在暗态下具有明显的异质PN结电流整流特征，在光照下具有显著的光响应行为，并具有可自驱动、高开关比(10⁴)以及毫秒量级响应/恢复时间等优良光电探测器件性能。本文研究结果表明利用脉冲激光沉积方法在制备新型钙钛矿薄膜异质结、实现快速灵敏的光电探测方面具有重要应用前景。

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图1 (a) 基于Au/CsSnBr₃/Si/Al异质PN结构的光电探测器示意图；(b) 单晶Si (100)衬底上外延CsSnBr₃ (100)薄膜的晶格匹配示意图，其中红色为Cs原子，棕色为Sn原子，黄色为Br原子，蓝色为Si原子

同行评价

脉冲激光沉积（PLD）是经典的多元无机薄膜生长方法，具有成分可控性好、厚度精确及易于集成等优点。该文利用PLD在经典硅衬底上实现了CsSnBr₃钙钛矿薄膜的外延生长，并对该半导体薄膜的光学与电学性质和CsSnBr₃/Si异质结器件进行了详细研究，具有较好的科学性和创新性。

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Pr,Yb,Ho:GdScO₃晶体生长及光谱性能

孙贵花，张庆礼，罗建乔，王小飞，谷长江

物理学报, 2024, 73(5):059801.

doi: 10.7498/aps.73.20231362

2.7—3.0 μm波段激光在很多领域具有重要应用，为探索和发展该波段新型晶体材料，本文采用提拉法生长出Pr,Yb,Ho:GdScO₃晶体，通过共掺入Pr³⁺离子以达到衰减Ho³⁺:⁵I₇能级寿命的目的。采用X射线衍射测试得到了晶体的粉末衍射数据，测量了拉曼光谱，并对晶体的拉曼振动峰进行指认，对Pr,Yb,Ho:GdScO₃晶体的透过光谱、发射光谱和荧光寿命进行表征。Yb³⁺的最强吸收峰在966 nm，吸收峰半峰宽为90 nm；2.7—3.0 μm波段最强发射峰在2850 nm，半峰宽为70 nm；Ho³⁺:⁵I₆和⁵I₇能级寿命分别为1094 µs和56 µs。与Yb,Ho:GdScO₃晶体相比，Yb³⁺的吸收峰和2.7—3.0 μm的发射峰半峰宽明显展宽，同时下能级寿命显著减小，计算表明Ho³⁺:⁵I₇与Pr³⁺:³F₂+³H₆能级之间能实现高效的能量传递。以上结果表明Pr,Yb,Ho:GdScO₃晶体是性能更优异的2.7—3.0 μm波段激光材料。

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图1 Pr，Yb，Ho:GdScO₃晶体及切片

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GdScO₃晶体作为新型激光晶体具有优异的热机械性能，且Ho³⁺的3μm激光也是目前激光晶体研究的热点和难点。本文首次采用提拉法生长出Pr,Yb,Ho:GdScO₃晶体，对晶体结构和光谱性能进行了系统表征，研究方法合理，研究内容充实，本文的研究对中红外激光晶体的发展具有重要意义。

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基于多层水平变化浅海海底模型的低频反演方法

康娟，彭朝晖，何利，李晟昊，于小涛

物理学报, 2024, 73(5):054301.

doi: 10.7498/aps.73.20231715

准确获取海底声学参数对声场分析、声纳应用等具有重要意义。反演是获取海底声学参数的重要手段之一。为了避免反演中的多值问题，地声反演往往尽量减少待反演参数，多采用单层或双层水平不变地声模型，反演后的声学参数仅能在有限频段应用，难以同时应用于较宽频段。本文以实验中浅地层剖面仪测量的海底沉积层分层结构为基础建立地声模型，采用多物理量分步联合手段反演各沉积层声学参数，并通过匹配场定位、后验概率分析、采样等手段对反演结果进行验证。将反演结果与单层等效地声模型反演结果进行对比分析，结果说明，本文建立的多层水平变化海底声学参数更接近真实情况，可以应用在较宽频段范围，解释不同声学现象，且精度更高。

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图1 细化的海底分层结构

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文章结合浅剖提出了分层水平变化的海底模型用于地声参数反演，具有重要的研究意义，内容非常详实。

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双谐振环金属超表面中的连续域束缚态

王玥，王豪杰，崔子健，张达篪

物理学报, 2024, 73(5):057801.

doi: 10.7498/aps.73.20231556

超表面由于具备独特的电磁响应特性，在微波、太赫兹以及光学领域的应用十分广泛。在电磁超表面中构建连续域束缚态(bound states in the continuum，BIC)模式谐振可以产生尖锐的谐振透射峰，因此BIC被广泛用于设计具有高品质因子谐振的超表面。本文实验研究了一种支持准 BIC (quasi-BIC，q-BIC)谐振的新型金属太赫兹超表面，通过设计两组金属开口谐振环(split ring resonators，SRRs)的结构参数来调节各自主导的谐振的工作频率，使不同模式谐振之间产生耦合，形成q-BIC模式谐振。并利用电磁场分布及其散射功率的多极分解的计算结果证明了不同模式的共振机制。在入射电磁波分别沿x，y偏振时，通过Jaynes-Cummings模型计算了两模式之间的归一化耦合强度比，分别为0.54% (x偏振)与4.42% (y偏振)，解释了不同谐振模式的工作频率随SRRs器件结构参数改变而变化的规律。

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图1 (a) 金属太赫兹超表面阵列单元几何结构示意图；(b) 超表面子单元；(c) 超表面样品光学照片；(d) 超表面显微照片

同行评价

基于超材料/超表面的连续域束缚态是前沿研究热点，在这项工作中，作者制备并实验和理论研究了一种支持准BIC(quasi-BIC，q-BIC)谐振的新型金属太赫兹超表面。通过不同的结构参数来调节超表面q-BIC模式的谐振频率，并通过电磁场分布和散射功率的多极分解计算结果研究了不同谐振的主导模式。使用Jaynes-Cummings模型计算了两模式之间的归一化耦合强度比，解释了器件谐振频率与结构参数间的规律。实验结果与仿真结果比较一致，具有明显的创新性。

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基于压缩态光场的量子增强型光学相位追踪

孙小聪，李卫，王雅君，郑耀辉

物理学报, 2024, 73(5):054203.

doi: 10.7498/aps.73.20231835

量子增强型光学相位追踪作为高精度跟踪和测量光学相位的量子光学技术，在目标定位、量子测距以及相控阵雷达和唢呐等领域中有着重要应用。本文提出一种基于压缩态光场的量子增强型光学相位追踪协议。采用中心波长为1064 nm的连续固体激光光源，结合光学参量振荡器以及Pound-Drever-Hall (PDH)锁定技术，制备得到初始压缩度为(8.0±0.2) dB的相位压缩态光场。通过信号调制及解调技术，实现对压缩态光场相位的控制，从而实现对光学相位0—2π范围内的量子增强型追踪。与经典协议相比，这一协议可以将相位追踪的噪声起伏抑制至散粒噪声基准以下至少6.27 dB，实现了相位追踪精度至少76.4%的量子增强。由于到达角估计、相控阵雷达、相控阵唢呐等应用领域对相位测量精度要求极高，这一协议有望将相位估计的精度提高至突破散粒噪声极限，为相关领域提供压缩光源，也为更高精度的空间定位及量子测距技术提供理论和实验基础。

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图1 光学相位的追踪结果 (a)调制相位与测量相移的依赖关系；(b) 基于相干光与压缩光两种状态下，光学相位的噪声方差

同行评价

论文表述一种量子增强型光学相位追踪方案，研究单节点光学相位传感对于压缩态光场与量子增强优势的关联特性。利用工作在放大状态的光学参量振荡器，制备得到初始的相位压缩态光场。通过微弱信号调制技术实现压缩态光场的相位控制，解调得到光学相位 0-2\pi范围内的追踪信号，这对于发展高精度目标追踪技术具有相当的参考价值。

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电子非广延分布的多离子磁化等离子体鞘层特性

陈龙，檀聪琦，崔作君，段萍，安宇豪，陈俊宇，周丽娜

物理学报, 2024, 73(5):055201.

doi: 10.7498/aps.73.20231452

等离子体磁化鞘层在半导体加工、材料表面改性、薄膜沉积等方面都发挥着重要作用。在等离子体实验和放电应用中，常存在由两种以上离子组成的多离子等离子体；对于长程相互作用的等离子体系统，非麦克斯韦分布的电子可通过Tsallis的非广延分布来描述。本文针对多离子等离子体鞘层建立一维空间坐标三维速度坐标的流体模型，假设鞘层中电子速度服从非广延分布，本底氦离子和不同种类的杂质离子在有一定倾斜角度的磁场中被磁化，通过数值模拟探究了非广延参量、杂质离子及斜磁场对多离子磁鞘中离子的数密度、速度、壁面电势和离子动能等物理量的影响。结果表明，在氦氢或氦氩混合等离子体鞘层中，随着非广延参量增大，离子沿垂直壁方向的速度减小，鞘层中离子、电子数密度均减小，鞘层厚度减小，壁面处离子动能减小；当杂质离子浓度增大时，壁面处离子动能与离子种类无关。随着磁场强度的增大，氦离子数密度和沿垂直壁方向的速度在鞘边出现起伏，且波动幅度随着非广延参量的减小而增大，而重离子则无明显的波动。此外，还分析了杂质离子种类和浓度对鞘层相关特性的影响。

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图1 等离子体磁化鞘层模型示意图

同行评价

鞘层在等离子体领域中有着重要的作用，对于电子遵从非广延分布且含一种离子的磁化鞘层或者电子为麦氏分布且含有多种类离子的磁化鞘层均已有研究。对于电子遵从非广延分布的多离子磁化等离子体鞘层，作者从流体模型出发，分析了离子进入鞘层的速度和鞘层特性，对理解非麦氏分布的鞘层结构有着重要意义。

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16 keV C^-离子在锥形玻璃管中的输运过程

牛书通，詹欣，华强，李文腾，周利华，杨廷贵

物理学报, 2024, 73(5):053401.

doi: 10.7498/aps.73.20231513

鉴于经锥形玻璃管聚焦的离子束在微纳加工、微区分析以及辐照生物医学等领域具有广阔的应用前景，本文研究了16 keV C^-在不同倾斜角度的锥形玻璃管中输运过程。实验发现当处于0°倾斜角度时，出射粒子由核区和晕区构成，核区是从锥形管后锥孔中直接出射，未与锥形管内壁之间发生电荷交换，主要成分为C^-离子。晕区是C^-与锥形管内壁发生部分电荷交换作用，由C^-和C⁰构成。当倾斜角度为1°时，出射离子由两部分组成：C⁰原子束斑和 C^-离子束斑，未出现核区。出射核区的离子方向始终保持在入射粒子方向，与锥形管倾斜角度无关。随着锥形管不断倾斜，相对透射率不断减小，C⁰束斑占比增加，C^-束斑占比减小。锥形管对入射离子有聚焦效应。本实验弥补了低能负离子在锥形管运输过程研究的欠缺，有助于聚焦离子束的后续开发应用。

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图1 16 keV C^-入射处于0°倾斜角的锥形管，未加偏转电压时出射粒子的二维分布谱图 (a)以及在X轴方向上的投影分布情况 (b)

同行评价

中低能负离子微束具有一定的应用前景。负离子与锥形管相互作用研究有助于对负离子在锥形管中输运机制的了解，同时加深对负离子微束特性的认识。目前，国际上对该方面的研究比较少。该论文通过实验对C^-离子在玻璃锥形管中的输运过程进行了研究，主要分析了不同偏转角情况下，穿透粒子的角度分布、电荷特性以及随时间演化的情况。结果分析表明，锥形管可以对负离子进行有效聚焦，并且穿透特性随着偏转角会变化。论文具有较好的创新性和学术价值。

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相敏操控对制备低频双模正交压缩真空态光场的影响

吴炜，赵豪，冯晋霞，李俊，李渊骥，张宽收

物理学报, 2024, 73(5):054202.

doi: 10.7498/aps.73.20231765

本文提出了利用单边带移频光实现非简并光学参量放大器相敏操控的方案，实验研究了在对非简并光学参量放大器相敏操控过程中，单边带移频光注入的方案和信号光注入的方案对产生的低频双模正交压缩真空态光场的影响。实验结果表明，信号光注入非简并光学参量放大器实现相敏操控过程中，压缩真空态的压缩度随着注入信号光场功率的增加不断减小直至消失。而在单边带移频光注入非简并光学参量放大器实现相敏操控过程中，正交振幅和正交位相压缩真空态的压缩度对注入移频光场的功率变化都不敏感，压缩度几乎不变。采用单边带移频光方案实现稳定的相敏操控，非简并光学参量放大器运转于相敏放大状态达30 min，获得了稳定输出的低频双模正交压缩真空态光场，在傅里叶分析频率为200 kHz测量的正交振幅分量的压缩度为(4.1±0.1) dB，正交位相分量的压缩度为(4.0±0.2) dB。

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图1 移频光场在双模压缩真空态产生过程中的光场变化示意图

同行评价

本文从理论和实验室上研究了利用单边带移频光注入非简并OPA中实现相敏双模压缩光场产生过程。理论计算表明利用移频单边带光场注入相对于直接注入可以实现压缩度不依赖于注入光功率，最后在实验中对理论结果进行了证实。低频双模压缩太的产生难度较大，主要受限于激光自身的噪声影响。文章研究结果对于产生低频双模压缩光场具有一定的参考价值和指导意义。

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《物理学报》2024年第5期全文链接：

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