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物理学报 2024年第12期73卷 359-366页

作者：邓珊珊宋平刘潇贺姚森赵谦毅燕山大学理学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北省微结构材料物理重点实验室秦皇岛066000

如何在室温下实现非共线反铁磁Mn_(3)Sn自旋的调控是一项挑战.本文通过对Mn_(3)Sn单晶施加GPa级单轴应力调控其磁结构,发现随着应力的增大,晶格常数a逐渐减小.此外,GPa级单轴应力下Mn_(3)Sn的磁化率(χ)不同于MPa级单轴应力下的结果,其... 详细信息

如何在室温下实现非共线反铁磁Mn_(3)Sn自旋的调控是一项挑战.本文通过对Mn_(3)Sn单晶施加GPa级单轴应力调控其磁结构,发现随着应力的增大,晶格常数a逐渐减小.此外,GPa级单轴应力下Mn_(3)Sn的磁化率(χ)不同于MPa级单轴应力下的结果,其值不再是一个定值,而是随着应力的增大而增大.当沿[1120]方向施加1.12 GPa应力后,χ达到0.0203μB/(f.u.T);当沿[0110]方向施加1.11 GPa应力后,χ达到0.0332μB/(f.u.T),为未变形样品的2.4倍.进一步的实验结果表明,GPa级的单轴应力打破了kagome晶格的面内六边形的对称性,从而改变Mn原子间的交换相互作用,增强体系的反铁磁耦合作用,使χ不再是一个定值.这一发现将会为反铁磁自旋调控提供新的思路.

关键词：反铁磁单轴应力单晶晶格畸变

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甲醇主介电弛豫速率的疏水端与亲水端协同影响

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物理学报 2024年第22期73卷 268-276页

作者：朱键卓曹佳怡杨森张骞曹笑语马颖段相宜冯士东燕山大学理学院河北省微结构材料物理重点实验室秦皇岛066004 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室先进结构材料中心秦皇岛066004

单羟基醇的主介电弛豫过程通常表现出典型的Debye特征,近年来影响其速率的因素成为研究热点.一般认为,醇分子的亲水端(即羟基)在主介电弛豫过程中通过氢键网络发挥主要作用,而疏水端则主要通过“稀释”体系中的羟基浓度,间接影响该过程... 详细信息

单羟基醇的主介电弛豫过程通常表现出典型的Debye特征,近年来影响其速率的因素成为研究热点.一般认为,醇分子的亲水端(即羟基)在主介电弛豫过程中通过氢键网络发挥主要作用,而疏水端则主要通过“稀释”体系中的羟基浓度,间接影响该过程.本研究通过经典分子动力学模拟系统地探讨了影响甲醇主介电弛豫速率的因素.结果表明,甲醇的疏水端不仅在稳固体系氢键网络方面对主介电弛豫过程产生间接影响,甚至还能直接作用于弛豫过程.甲醇的主介电弛豫过程是其亲水端和疏水端协同作用的结果.此外还发现,甲醇的主介电弛豫速率可能并不像著名的“等待-切换”模型所描述的那样,主要受“氢键伙伴”浓度的影响,而是多种因素共同作用的结果.在某些情况下,“氢键伙伴”浓度的影响甚至被其他因素产生的影响所掩盖,成为次要因素.本研究有助于加深对醇类分子弛豫过程及其物理起源的理解.

关键词：甲醇介电弛豫分子动力学模拟

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一种具有低串扰抗弯曲的单沟槽十九芯单模异质光纤

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物理学报 2022年第10期71卷 133-142页

作者：马丽伶李曙光李建设孟潇剑李增辉王璐瑶邵朋帅燕山大学理学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北省微结构材料物理重点实验室秦皇岛066004

飞速增长的光通信容量需求推动着光纤技术的发展,基于空分复用技术的多芯光纤作为突破传统单模光纤容量限制的方法引起了广泛的关注.本文将纤芯异质结构与低折射率沟槽结合,设计了1种具有低串扰的十九芯单模光纤结构,该结构由环绕沟槽的... 详细信息

飞速增长的光通信容量需求推动着光纤技术的发展,基于空分复用技术的多芯光纤作为突破传统单模光纤容量限制的方法引起了广泛的关注.本文将纤芯异质结构与低折射率沟槽结合,设计了1种具有低串扰的十九芯单模光纤结构,该结构由环绕沟槽的3种不同参数的纤芯按正六边形排布构成,在C+L波段能实现稳定单模传输.研究结果表明:在波长为1.55μm时,通过在沟槽中进行掺氟处理,可以使光纤的芯间串扰降低至–39.52 d B/100 km.此外在弯曲半径为100 mm时,弯曲损耗为–7.7×10^(–5) d B/m且色散低于24 ps/(nm·km).纤芯中基模的有效模场面积约为80μm2,有利于降低非线性效应.与传统单模光纤及单沟槽同质结构光纤相比,该结构具有更低的串扰、更好的抗弯曲性能和更大的模场面积.本文设计的光纤适用于空分复用系统中远距离大容量的传输.

关键词：多芯单模光纤异质结构光纤单沟槽低串扰

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4μm单模单偏振硫系负曲率反谐振光纤

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光学学报 2023年第19期43卷 66-75页

作者：马欣欣李建设郭海涛李曙光许彦涛张豪孟潇剑郭英王莼武彪赵原源崔兴旺燕山大学理学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北省微结构材料物理重点实验室河北秦皇岛066004 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室陕西西安710119

提出并研究了一种以硫系玻璃为基底材料的红外负曲率反谐振光纤,该光纤在4μm附近可低损耗、单模单偏振传输光信号。利用有限元法对其性能进行数值仿真,结果表明:该光纤在3.99~4.00μm波长范围内具有良好的单模单偏振特性,特别是在4μm... 详细信息

提出并研究了一种以硫系玻璃为基底材料的红外负曲率反谐振光纤,该光纤在4μm附近可低损耗、单模单偏振传输光信号。利用有限元法对其性能进行数值仿真,结果表明:该光纤在3.99~4.00μm波长范围内具有良好的单模单偏振特性,特别是在4μm波长处,偏振消光比和高阶模式消光比分别达到491和649,表明其保偏性能具有很好的稳定性;该光纤具有低损耗传输特性,在3.92~4.01μm波长范围内,x偏振基模均可维持在平坦且损耗很低的反谐振区域内,尤其在4μm波长处,x偏振基模的损耗仅为1.8×10^(-4)dB/m;该光纤具有良好的抗弯曲能力,在单模单偏振传输下,弯曲损耗始终小于10^(-3)dB/m。该红外负曲率反谐振光纤不仅在中红外波段的通信和医疗系领域具有良好的应用前景,也为工作在4μm波段的量子级联探测器提供了纯净光源。

关键词：光纤光学负曲率空芯光纤空芯反谐振光纤单模单偏振有限元法

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一种沟槽辅助气孔隔离的低串扰高密度异质多芯少模光纤

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物理学报 2022年第2期71卷 107-114页

作者：王彦韩颖李增辉龚琳王璐瑶李曙光燕山大学信息科学与工程学院(软件学院)河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004 燕山大学理学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北省微结构材料物理重点实验室秦皇岛066004

以单模光纤为基础的传统光通信系统的容量已趋近其理论极限,多芯少模光纤是突破现有传输容量瓶颈的一种有效方式.本文设计了一种低串扰5-LP模的弱耦合异质芯7芯光纤,采用沟槽辅助和气孔隔离相结合的方法,在标准125μm外径的情况下实现... 详细信息

以单模光纤为基础的传统光通信系统的容量已趋近其理论极限,多芯少模光纤是突破现有传输容量瓶颈的一种有效方式.本文设计了一种低串扰5-LP模的弱耦合异质芯7芯光纤,采用沟槽辅助和气孔隔离相结合的方法,在标准125μm外径的情况下实现了芯间和模间的低串扰.利用有限元法计算了纤芯之间的串扰、有效模面积等.经过设计优化,光纤在光通信C+L波段可以稳定传输5个LP模式,其中LP_(21)与LP_(02)模之间的有效折射率差最小,且大于1.1×10^(–3);光纤中LP_(31)模式的芯间串扰最大且低于–50 dB/km,因此该光纤可以同时实现模间和芯间的低串扰传输.7个纤芯中5个LP模的有效模面积均大于86μm^(2),在波长1550 nm处相对纤芯复用因子为57.63,该光纤可用于大容量高速光纤传输系统.

关键词：多芯少模光纤异质纤芯 C+L波段低串扰

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类洋葱结构基元构成的高强非晶碳

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硅酸盐学报 2022年第7期50卷 1776-1782页

作者：欧阳魏张祥梁子太刘兵武英举李宝忠孙磊应盼赵智胜燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室高压科学研究中心河北秦皇岛066004 燕山大学理学院河北省微结构材料物理重点实验室河北秦皇岛066004

非晶碳是一类无序碳材料,通常表现出与晶体碳材料不同的机械、电学、光学和热学性能。探索高性能的非晶碳材料一直是研究热点。本工作报道了一种类洋葱结构基元构成的高强非晶碳,这种非晶碳是由高温高压(1 700~2 000℃、6 GPa)处理碳黑... 详细信息

非晶碳是一类无序碳材料,通常表现出与晶体碳材料不同的机械、电学、光学和热学性能。探索高性能的非晶碳材料一直是研究热点。本工作报道了一种类洋葱结构基元构成的高强非晶碳,这种非晶碳是由高温高压(1 700~2 000℃、6 GPa)处理碳黑获得的,表现出优异的机械性能。性能最佳样品的纳米压痕硬度、压痕弹性回复率、单轴压缩和抗折强度分别高达5.1 GPa、80.1%、956.4 MPa和216.0 MPa,其中,压缩强度和抗折强度分别是日本东洋炭素ISO-68型石墨的5.6倍和2.8倍。这种非晶碳还具有良好的导电性,其室温电阻率可低至75.7μΩ·m。这种高强导电的非晶碳可以作为电极材料、模具材料被广泛应用。

关键词：非晶碳高温高压类洋葱结构高强

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一种基于三芯光子晶体光纤的宽带模分复用器的设计与研究

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物理学报 2022年第4期71卷 118-128页

作者：王晓凯李建设李曙光郭英孟潇剑汪国瑞王璐瑶李增辉赵原源丁钰鑫燕山大学理学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室室、河北省微结构材料物理重点实验室秦皇岛066004 东北大学信息科学与工程学院流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110004

本文提出了一种基于非对称三芯光子晶体光纤的宽带模分复用器.该器件主要是由位于光纤中心的可提供基模和高阶模传输的中心纤芯和分别位于中心纤芯两侧的可提供基模传输的2个旁芯构成.根据光耦合理论,在输入端对3个纤芯分别输入LP_(01)... 详细信息

本文提出了一种基于非对称三芯光子晶体光纤的宽带模分复用器.该器件主要是由位于光纤中心的可提供基模和高阶模传输的中心纤芯和分别位于中心纤芯两侧的可提供基模传输的2个旁芯构成.根据光耦合理论,在输入端对3个纤芯分别输入LP_(01)模式的光,在传输过程中左旁芯的LP_(01)模式的光将逐步向中心纤芯耦合并转换为LP_(21)模式传输,而右旁芯中的LP_(01)模式的光则逐步耦合并转换为中心纤芯中的LP_(31)模式来传输.通过对光纤结构的优化设计和光纤长度的选择,使得在输出端同时完成旁芯LP_(01)模向中心纤芯LP_(21)和LP_(31)模的最佳转换,从而实现LP_(01)、LP_(21)和LP_(31)3种模式的光在中心纤芯中的复用.反之,若将该器件的输出端用作输入端则可以实现中心纤芯中3种模式的光向3个纤芯的解复用.本文利用有限元法和光束传播法进行了优化设计和仿真,并将光耦合理论与超模理论相结合进行了分析计算,结果表明在1.49—1.63μm的波段下,该器件插入损耗最高为0.72 dB,在中心波长1.55μm处器件插入损耗为最低值0.543 dB,远低于大家普遍采用的1 dB插入损耗的评价标准.较低的插入损耗也为级联型多芯光子晶体光纤模分复用器设计提供了可能.与现有的模分复用方案相比,该器件的集成性更高,受外界影响更小,与多芯空分复用光纤搭配使用,可以更好地提高模式转换效率和模式纯度,降低耦合复杂度,拓展通信容量.

关键词：模分复用器光子晶体光纤插入损耗超模

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层状硫掺杂黑磷晶体的高频电磁性能

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硅酸盐学报 2022年第2期50卷 285-289页

作者：王博翀郝春雪常玉凯牟从普温福昇柳忠元高压科学研究中心亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室燕山大学河北秦皇岛066004 河北省微结构材料物理重点实验室燕山大学理学院河北秦皇岛066004

电子设备的增多使得吸波材料在军事和民用领域具有广泛的应用。当前研究的重点在于制备吸收强、频带宽、质量轻、厚度薄的新型吸波材料。利用高温高压成功合成黑磷(BP)和硫掺杂黑磷(BP-S)晶体,并使用液相剥离的方法制备BP和BP-S纳米片... 详细信息

电子设备的增多使得吸波材料在军事和民用领域具有广泛的应用。当前研究的重点在于制备吸收强、频带宽、质量轻、厚度薄的新型吸波材料。利用高温高压成功合成黑磷(BP)和硫掺杂黑磷(BP-S)晶体,并使用液相剥离的方法制备BP和BP-S纳米片。高频电磁参数测量发现相较于BP,硫元素的掺杂使得BP-S复数介电常数和介电损耗正切值在频率1.0~16.5 GHz情况下明显提高。BP-S在9.6 GHz处最小反射损耗可达到–41.1 dB;当厚度在1.0~2.0 mm范围内变化时,小于–10 dB的反射损耗频率范围为7.0~16.1 GHz。BP-S的最小反射损耗频率点与材料厚度符合λ/4阻抗匹配模型。综上,层状硫掺杂黑磷作为高性能介电损耗吸波材料具有广阔的应用前景。

关键词：黑磷吸波材料高温高压硫掺杂高频电磁性能

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一种具有低串扰低非线性的双沟槽环绕型十三芯五模光纤

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物理学报 2021年第10期70卷 173-183页

作者：李增辉李曙光李建设王璐瑶王晓凯王彦龚琳程同蕾燕山大学理学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北省微结构材料物理重点实验室秦皇岛066004 燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004 东北大学信息科学与工程学院流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110004

信息化对高速大容量光纤网络的需求日益强烈,空分/模分复用是继波分复用之后可使通信容量翻倍的新一代光纤通信技术.本文提出了一种双沟槽环绕型十三芯五模光纤,以满足未来对高速大容量信息传输的需求.针对空分-模分复用中降低串扰的目... 详细信息

信息化对高速大容量光纤网络的需求日益强烈,空分/模分复用是继波分复用之后可使通信容量翻倍的新一代光纤通信技术.本文提出了一种双沟槽环绕型十三芯五模光纤,以满足未来对高速大容量信息传输的需求.针对空分-模分复用中降低串扰的目标设计优化光纤,采用双沟槽环绕结构,将光能量更好地限制在纤芯内,从而减小芯间和模间串扰.利用全矢量有限元法与功率耦合理论相结合计算并分析多芯光纤的串扰和传输特性.经过优化结构参数,可使光纤在1.3—1.7μm波段内稳定传输LP_(01),LP_(11),LP_(21),LP_(02),和LP_(31)5个模式;信号在1.55μm波长处传输60 km时,对应于以上5个模式相邻纤芯的芯间串扰分别为-122.37,-114.76,-106.28,-100.68,-92.81 dB,相邻模式之间的有效折射率差大于1.026×10^(-3),芯间和模间串扰可以被有效抑制;5个模式对应的非线性系数分别为0.74,0.82,0.88,1.26,0.93 W^(-1)·km^(-1),均可保持低非线性传输.该光纤结构简单紧凑,可利用气相沉积法和堆叠法制备预制棒,进一步拉制成具有低串扰低非线性的十三芯五模光纤,可应用于长距离高速大容量光纤传输系统.

关键词：空分-模分复用双沟槽低串扰低非线性系数

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压力和碳含量调控BC_(x)O化合物物理性质的机理研究

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高压物理学报 2021年第6期35卷 37-49页

作者：刘超应盼江西理工大学材料冶金化学学部江西赣州341000 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学理学院河北省微结构材料物理重点实验室河北秦皇岛066004

结合粒子群优化算法生成的候选结构和第一性原理的稳定性分析,预测出新型B-C-O化合物B_(4)C_(6)O_(4)。B_(4)C_(6)O_(4)具有带隙宽度约2.25 eV的直接带隙半导体属性。研究同属BC_(x)O系列,且结构具有相似性的B_(4)C_(6)O_(4)、B_(2)CO_... 详细信息

结合粒子群优化算法生成的候选结构和第一性原理的稳定性分析,预测出新型B-C-O化合物B_(4)C_(6)O_(4)。B_(4)C_(6)O_(4)具有带隙宽度约2.25 eV的直接带隙半导体属性。研究同属BC_(x)O系列,且结构具有相似性的B_(4)C_(6)O_(4)、B_(2)CO_(2)和B_(4)CO_(4),发现C含量的降低会导致体系带隙增大,三者的分子式体积随C含量的降低而降低,且100 GPa的高压对三者体积均形成高达20%的压缩。高压导致B_(2)CO_(2)和B_(4)C_(6)O_(4)的带隙持续降低,而B_(4)CO_(4)的带隙先升后降。应力-应变模拟结果表明,3种BC_(x)O(x=3/2,1/2,1/4)化合物均具有较高的极限拉伸应力,同时应力引起的应变会影响3种BC_(x)O化合物的带隙。力学性能研究表明,3种BC_(x)O化合物均具有高弹性模量和高硬度等特点。常压下BC_(x)O的最高声子振动频率均高于30 THz,且由高到低分别为B_(4)CO_(4)、B_(2)CO_(2)、B_(4)C_(6)O_(4),压力作用使该体系结构的键能持续增强。

关键词：高压碳含量稳定性力学性质电学性质

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