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Eu²⁺掺杂Si₃N₄纳米线的高压荧光特性及其光学压力传感

周明晗，赵佳慧，陈双龙，王秋实，王雪娇，刘才龙

物理学报, 2026, 75(3):030807

doi: 10.7498/aps.75.20251340

cstr: 32037.14.aps.75.20251340

采用直流电弧等离子体直接氮化法，成功制备了Eu²⁺掺杂Si₃N₄(Si₃N₄:Eu²⁺)纳米线，并基于其发光峰位红移、半高宽展宽及色坐标变化，开发出一种新型非接触式光学压力传感器。该纳米线在紫外光激发下呈现明亮的黄色发射，中心波长约589 nm，来源于Eu²⁺离子的4f⁶5d¹→4f⁷跃迁。通过X射线衍射、能量色散光谱、扫描/透射电子显微镜及发光光谱等系统表征，表明纳米线具备良好的结晶性与发光性能。原位高压光致发光测试显示，在0—30 GPa范围内，发射带呈现显著单调红移(dλ/dP = 1.45 nm/GPa)，发射谱带宽度同步展宽(dFWHM/dP = 0.8% GPa^–1)，色坐标亦呈现规律性变化(S_r(y) = 0.78% GPa^–1)。以上光学参数均能与压力建立稳定对应关系，实现了高精度压力传感。该传感器具备高灵敏度、宽压力量程(可达30 GPa)及优异信号稳定性(23 GPa下仍保持38%初始发光强度)，在深海探测、行星内部研究与超重型建筑监测等极端环境传感中展示出重要应用前景。

图5 (a) Si₃N₄:Eu²⁺纳米线在0—30 GPa压力范围内的发射光谱变化，包括升压(0→30 GPa和卸压(30→0.4 GPa)过程(激发波长 λ_ex = 355 nm)；(b)不同压力点下Si₃N₄:Eu2+的显微照片

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不同偏振率IR+XUV激光下原子阈上电离研究

金发成，赵攀，薛红杰，杨慧慧，王兵兵

物理学报, 2026, 75(3):030301

doi: 10.7498/aps.75.20251279

cstr: 32037.14.aps.75.20251279

原子在红外(IR)和深紫外(XUV)双色激光场中的电离过程是强场物理领域的研究热点之一。本文利用频域理论研究了原子在不同偏振率IR+XUV双色激光场中的阈上电离过程。研究结果表明，随着IR激光从线偏振场变为圆偏振场，除45°光电子出射角度外，其余角度的光电子能谱均发生变化；当XUV激光从线偏振场变为圆偏振场时，电离概率增加(光电子出射角度大于45°)。光电子的能量宽度随着IR激光光强的增加而增加，电离概率随着XUV激光光强的增加而增加，两个平台的距离随着XUV激光频率的增加而增大。同时，利用电子在电离过程中满足的经典能量轨道公式预测了光电子能量随出射角度、激光偏振率、光强和激光频率的变化范围，该结果与量子计算结果一致。本文的研究结果将为实验研究原子分子在IR+XUV双色激光场中的电离过程提供理论支撑。

图2 不同偏振率双色激光场下光电子角分辨能量谱    (a) η₁ = η₂ = 0；(b) η₁ = 0.41，η₂= 0；(c) η₁= 1.0，η₂ = 0；(d) η₁= 0，η₂ = 0.41；(e) η₁= 0，η₂ = 1.0；(f) η₁ = η₂ =  1.0，其中IR和XUV激光场强度为I₁= I₂ = 1.0 × 10¹² W/cm²

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掺镱光纤激光器伽马辐照响应特性

陶蒙蒙，谌鸿伟，王亚民，王科，邵冲云，李哲，李生武，李乔木，叶景峰

物理学报, 2026, 75(3):030407

doi: 10.7498/aps.75.20251265

cstr: 32037.14.aps.75.20251265

光纤激光器在太空、反应堆、大型加速器等辐射环境中应用时，辐射与光纤的相互作用会给光纤参数带来较大变化，从而影响激光器的输出性能。本文对掺镱光纤激光器的伽马辐照响应特性开展了实验和仿真研究。实验对比了无源光纤、泵浦合束器、光纤光栅、增益光纤等不同光纤器件在辐照环境下的性能变化，通过对比分析明确了增益光纤是激光器系统中对辐射最为敏感的光纤器件。实验研究了泵浦方式、增益光纤长度对掺镱光纤激光器辐射响应特性的影响，并通过理论模拟对实验结果进行了分析验证；结果表明，后向泵浦方式和更短的增益光纤有助于降低光纤激光器系统的辐射敏感性。相关研究结果可为光纤激光器抗辐射优化设计提供技术参考，支撑激光器在辐射环境中的安全使用。

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等离子体莫尔晶格对相对论强激光的导引

黄容，祝昕哲，陈民

物理学报, 2026, 75(3):030501

doi: 10.7498/aps.75.20251377

cstr: 32037.14.aps.75.20251377

准周期莫尔晶格具有独特的平带结构，能够实现光子局域化和长距离光导引。然而，传统光子莫尔晶格仅能导引毫瓦级弱光。为实现强激光的高效导引，本文将莫尔晶格概念引入等离子体领域，提出等离子体莫尔晶格强光导引方案。通过理论计算，证明了等离子体莫尔晶格同样具有传播常数不随横向波数变化的平带，具备长距离光导引的理论基础。利用三维粒子模拟方法，研究了等离子体莫尔晶格对相对论强激光脉冲的导引特性。模拟结果表明，在给定参数下，该晶格能将不同初始尺寸的激光脉冲有效约束至相近的通道深度，实现长距离稳定传输。与常用的预制抛物型等离子体密度通道相比，等离子体莫尔晶格能显著抑制导引过程中因尾波场激发导致的激光红移现象，适用于导引大能量短脉冲和小能量长脉冲激光等多种情况。进一步研究表明，等离子体莫尔晶格同样适用于强太赫兹脉冲的长距离弱色散导引。本工作有望为强激光及强太赫兹脉冲的高效弱色散传输提供一种新的思路。

图6 太赫兹脉冲在莫尔晶格中的导引效果   (a)红色和蓝色的等值面分别表征太赫兹脉冲传播距离d = 0 Z_R和d = 5 Z_R处电场的z分量，取等值面为归一化矢势的绝对值|a| = 0.2；(b)太赫兹脉冲在导引过程中的归一化光斑尺寸 (黑色实线)和归一化能量(红色实线)的变化；(c)太赫兹脉冲在不同导引距离处的光谱

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利用深度学习从质子成像反演激光等离子体中的磁场分布

安吉，郑君，陈民，远晓辉，盛政明

物理学报, 2026, 75(3):030502

doi: 10.7498/aps.75.20251243

cstr: 32037.14.aps.75.20251243

质子照相是探测等离子体中场分布的一个有效方法。然而由于电磁场结构的复杂性，从质子束的成像反演电磁场分布是极其困难的，往往需要对场结构做一些对称性假设。借助机器学习的方法，本文开展了不依赖对称性假设的复杂质子成像反演磁场分布的研究。以数十个Weibel不稳定性产生的磁场作为基元构建出的复杂磁场为反演目标，通过GEANT4计算了50000份质子照相图像，搭建并训练了一个包含三层卷积层的轻量化卷积神经网络，在质子成像的散焦区实现对具有数个不对称焦散和显著通量聚集的复杂质子成像的三维(3D)磁场反演。在场反演过程中，涉及了对包含场结构、位置、旋转等信息在内的80个参数的预测。结果显示，预测值平均绝对百分比误差仅为8.5%，利用反演获得的磁场计算所得的质子成像图与原测试图像具有较好的一致性。该研究表明，建立更为精准的空间网格点等方法反演更一般电磁场是可能的，为强激光等离子体作用中的电磁场反演提供了一个可行的方法。

图1 基于CNN的质子成像磁场反演流程示意图   (a) 训练CNN阶段：构建参数化磁场数据库、GEANT4质子成像模拟、CNN网络架构设计与训练；(b) 由CNN重建磁场阶段：输入待解析质子图像、CNN预测磁场参数、重建三维磁场分布

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《物理学报》2026年第3期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2026/3