2012年, 第39卷, 第2期　刊出日期：2012-03-20

  

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化学与化学工程
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  氧热法电石合成的反应平衡和热匹配分析

  刘陆;杨鹏远;刘辉*

  . 2012, 39(2): 1-06.

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  针对氧热法电石合成中吸热的生成反应和放热的碳燃烧反应耦合，从热力学角度对电石生成途径、反应化学计量平衡以及吸、放热反应热耦合进行了分析。结果表明：（1）电石由CaO+3C→CaC2+CO一步直接生成的可能性更大；（2）不同化学计量对应4种不同反应体系，各体系电石平衡转化率都随温度升高而升高，随压强增大而减小，电石与氧化钙发生副反应的转化率大致为随温度升高而先升后降；（3）反应热匹配量和匹配条件取决于电石生成反应物料处理量和电石纯度要求。电石生成反应与燃烧供热反应耦合于同一反应器是可行的。
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  KH550的水解工艺及其对SiO2表面改性的研究

  高正楠;江小波;郭锴*

  . 2012, 39(2): 7-12.

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  用电导率在线测量法和红外光谱法研究了硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的水解工艺。采用共沸蒸馏和溶剂置换方式置换出湿凝胶中物理吸附水，并用KH550水解液对SiO2湿凝胶进行了改性。通过红外光谱（FT-IR）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）吸油值、粒度分析仪和接触角测定仪等方式对改性效果进行了表征。结果表明，采用KH550对SiO2湿凝胶进行改性后，产品的接触角显著提高，吸油值增大70%以上，孔容为未改性样品的2倍，有机相中的分散性显著提高。同时，对比共沸蒸馏和溶剂置换两种方式，共沸蒸馏得到疏水性更好的超细SiO2，改性后样品的接触角可以达到140°以上。共沸蒸馏过程中，当改性剂KH550用量为超细SiO2绝干粉重的17.5%（质量分数）时，改性效果最好。
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  电催化-生化法处理印染废水零排放工艺研究

  赵佳树;魏刚;曾海燕;乔宁*

  . 2012, 39(2): 13-17.

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  以河北某印染企业的生产废水为研究对象，采用电催化-生化组合工艺探索了印染废水处理及回用技术。通过实验优化了电催化预处理工艺：槽电压3V，处理时长60min，有效电极工作面积与处理废水体积数值之比为1∶6时，废水的CODCr去除率达44.8%。以该工艺对印染废水预处理，可将BOD5与CODCr之比由0.27提高到0.48，使其生化性显著提高。再配合活性污泥（SBR）生化法进行深度降解后，出水水质可达循环冷却水水质要求，可直接作为循环冷却水回用，实现印染废水零排放。
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  巴马水与其他地区水的生命动力元素比较及与巴马人长寿关系的考察

  程润;周游;刘卫卫;蒋昆;金日光*

  . 2012, 39(2): 18-22.

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  分析了世界首位长寿地区——巴马地区长寿村井水和其他一些地区水中生命动力源相关元素，并根据第四统计力学群子统计参数理论，证实巴马地区长寿村饮用井水的生命动力元素群子参数与人体中胸腺、骨骼肌的很相近，其阴阳性属为（+）（+）（-）（+）高阳性水，具有良好的免疫作用及极佳壮阳、补气功能，而其他地区水的群子参数与胸腺相差较大，不能很好地作用于人体。巴马井水中所含有的锌、锰等生命动力源元素含水络合离子，对世界首寿的巴马人的长寿起到了决定性作用。
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  6-烷氧基-2-甲硫基嘌呤衍生物的合成

  萨德;于明武;杜洪光*

  . 2012, 39(2): 23-27.

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  6-烷氧基-2-烷硫基嘌呤是一类潜在的具有生理功能和药理活性的化合物。本文以2-氨基-6-氯嘌呤(1)为原料，与烯丙基溴反应得9-烯丙基-2-氨基-6-氯嘌呤(2)；随后和醇钠反应，合成相应的6-位芳香亲核取代产物(3)；再进一步与亚硝酸异戊酯和二甲二硫醚发生重氮-烷硫化反应，生成9-烯丙基-6-烷氧基-2-甲硫基嘌呤(4)；最后经硼氢化-氧化反应可得9-(3-和2-羟基丙基)-6-烷氧基-2-甲硫基嘌呤化合物(5和6)。经过4步反应，共合成了13种新化合物，其结构经1H-NMR、13C-NMR和HRMS等表征确证。
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  甜叶菊化学成分及其甜度的研究

  杨全花;陈光;任红梅;王戈;喻长远^*

  . 2012, 39(2): 28-32.

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  以工业化的提取分离工艺从甜叶菊干叶中分离提纯得到了甜菊糖苷粗品；利用正相硅胶层析柱以及葡聚糖凝胶、十八烷基硅烷键合硅胶、聚苯乙烯树脂等反相层析柱，分离纯化甜菊糖苷粗品得到5个化合物；再利用薄层层析色谱，质谱，核磁共振等分析手段对所得各单体进行了结构鉴定。结果表明分离得的5种化合物分别为6-羟基-11（β-D-吡喃葡萄糖基）-2-十二酮（-hydroxy-11-(β-D-glucopyranosyl)-2-cyclododecanone,Ⅰ）、莱鲍迪A苷（rebaudioside A，Ⅱ）、莱鲍迪B苷（rebaudioside B，Ⅲ）、莱鲍迪M苷（rebaudioside M，Ⅳ）和葡萄糖（glucose,Ⅴ），其中单体Ⅰ为新的化合物。利用甜度定量预测模型对化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ进行甜度分析，其甜度分别为蔗糖的113.6、225.0、325.0、29.4倍。
材料科学与工程
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  纳米铝膜的非线性电阻效应

  李智睿;孙可歆;孟庆云^*

  . 2012, 39(2): 33-36.

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  采用蒸发镀膜法制备了金属铝纳米膜，通过电子扫描显微镜(SEM)对纳米铝膜的表面形貌进行了观测，并采用标准四探针仪和半导体参数分析仪对薄膜的导电特性进行了分析。结果表明：在常温和毫安级电流下，纳米铝膜的电阻率呈非线性阶跃性变化，类似于在低温和纳安级电流下出现的库仑阻塞效应，这是由于膜厚度变小及膜表面的纳米结构所造成。
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  二苯甲酮封端制备大分子自由基引发剂及引发甲基丙烯酸甲酯聚合研究

  余金光;韩丙勇^*;鲁建民;杨万泰

  . 2012, 39(2): 37-40.

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  采用阴离子聚合的方法，以二苯甲酮为封端剂，合成了聚丁二烯大分子自由基引发剂；利用核磁共振仪对聚丁二烯大分子引发剂的结构进行了表征，并根据核磁共振氢谱中苯环特征峰面积计算封端效率。结果表明，低温有利于封端反应，30℃下封端效率为38.3%。进一步，利用聚丁二烯大分子引发剂引发甲基丙烯酸甲酯（MMA）自由基聚合，制备了聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物，考察了反应温度和反应时间对PB-PMMA嵌段共聚的影响。结果表明，85℃下反应5h共聚物产率相对较高，分布较窄。
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  石墨化过程中元素铁对PAN基碳纤维成分及结构的影响

  李昭锐;王小谦;王建彬;肖阳;徐樑华^*

  . 2012, 39(2): 41-45.

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  运用EA、Raman和XRD等方法分别研究了PAN基碳纤维石墨化过程中非结构型成分铁对碳纤维中C、N、H等结构型成分、化学结构和聚集态结构的影响，探讨了碳纤维成分变化与结构演变的关联关系。研究表明，元素铁对碳纤维中N元素的逸出具有较强的催化作用，碳纤维中C元素含量由于N元素被催化脱除而提高的更快；元素铁催化脱氮减少了碳纤维结构重排中的能耗，从而有利于碳纤维中的乱层结构碳向石墨结构碳的转变；同时，元素铁促进石墨片层基面宽度（L_a）增长；由于N元素沿纤维径向地逸出，元素铁催化脱氮产生的气胀作用力阻碍石墨片层的堆叠，因此铁对石墨片层层间距（d₀₀₂）几无影响，层间距的发展主要体现温度效应。
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  水溶性超支化光敏有机硅聚氨脂丙烯酸酯低聚物的合成

  刘晓康¹;江盛玲²;裴少平³;黄跃东⁴;孙芳^1*

  . 2012, 39(2): 46-51.

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  以三羟甲基丙烷(TMP)和N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯为单体，通过“准一步法”合成三代超支化聚胺-酯(HBP-OH)，再与羟烷基硅油、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和丙烯酸-β-羟乙酯(HEA)反应，合成了三代水溶性超支化光敏有机硅聚氨脂丙烯酸酯低聚物(WHBPSUA)。研究了反应温度、DMPA用量等因素对合成反应和产物性能的影响，确定了最佳反应条件，并通过IR、¹H-NMR和GPC对超支化聚胺-酯及低聚物结构进行了表征。结果表明，三代超支化聚胺-酯(HBP-OH)最佳反应温度分别为120、130和135 ℃；DMPA和羟烷基硅油物质的量的比为1∶1时，所合成产物WHBPSUA具有良好的水溶性和成像性。
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  芴酮引发丙烯酸两步接枝LDPE膜表面改性的研究

  席改卿^1,2;尹梅贞²;杨万泰^2*

  . 2012, 39(2): 52-57.

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  采用两步接枝方法，研究了芴酮(FL)引发丙烯酸(AA)在低密度聚乙烯(LDPE)膜表面的接枝聚合过程，探讨了单体浓度、聚合温度等因素对表面接枝的影响。结果表明：在单体质量分数为5%~20%，聚合温度为70~90℃范围内，增大单体浓度、提高聚合温度，有利于接枝反应的进行。采用称量法、表面水接触角测定法、红外光谱分析等手段对表面接枝膜进行了表征，结果表明丙烯酸被成功地引入到LDPE膜表面，接枝率最高达到8.24%，改善了LDPE膜表面的亲水性。
生物技术与环境工程
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  一株降酚菌的分离鉴定及降解性能研究

  刘艳霞;魏刚^*;陈晓华

  . 2012, 39(2): 58-62.

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  一株从土壤中分离的能够降解苯酚的菌株，经形态观察和16S rDNA鉴定，确定为无色杆菌属。对不同温度、pH值、盐度以及不同苯酚质量浓度培养基中菌株的生长和苯酚降解效率进行了研究，结果表明：该菌株能在30 ℃、67 h内完全降解600mg/L的苯酚，并能对1000 mg/L的苯酚起到降解作用；在温度为30 ℃、pH=7、盐度为0.3%时，该菌株的生长及苯酚降解效率较好。
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  葡萄糖氧化酶-过氧化氢酶共固定研究

  崔凤霞;谭天伟^*

  . 2012, 39(2): 63-67.

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  以弱碱性阴离子交换树脂D301T为载体，对过氧化氢酶（CAT）和葡萄糖氧化酶（GOD）两种酶进行分次固定，并对固定化条件进行了优化。所得最佳工艺条件为：共固定化酶采用先固定CAT，再固定GOD的顺序进行，其中CAT 0.5 mL，GOD 0.25 mL。所得CAT蛋白结合量为1.07 mg/g，固定化效率为46.71%；GOD蛋白结合量为1.58 mg/g，固定化效率为43.62%；每mL GOD酶液的表观酶活为47.98 U/mL，每g载体中GOD的酶活为12.0 U/g。以戊二醛作为交联剂，体积分数取0.5%，交联时间取15 min时，所得固定化酶表观酶活达到最大值，为14.66 U/g，固定化酶连续反应10批后，其酶活为初始值的85.3%，显示出固定化酶具有良好的操作稳定性。
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  响应面法优化龙胆苦苷脂质体的复乳法制备工艺

  姚新武;刘长霞^*;张鹏

  . 2012, 39(2): 68-73.

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  采用复乳法制备脂质体，使用3因素3水平的Box-Behnken响应面设计，以脂质体的包封率、载药量和综合评价为响应值，考察龙胆苦苷药液质量浓度、第一次乳化超声时间及膜材中磷脂与胆固醇的质量比对响应值的影响，并用Design-Expert 7.1.3软件（试用版）进行数据拟合、数学建模和预测分析。优化出的龙胆苦苷脂质体的最佳处方为龙胆苦苷药液质量浓度为2.04 mg/mL、第一次乳化超声时间为7.07 min、脂质体膜材中胆固醇与磷脂质量比为0.45。研究结果表明，在最优处方下龙胆苦苷脂质体形态完整、状态稳定，平均粒径为131 nm，其包封率为52.39%，与预测值的偏差率小于1%。
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  普洱茶渥堆发酵过程中嗜热细菌的分离和鉴定

  李晨晨¹;吕杰^1*;杨瑞娟²;严亮²;季爱兵²;赵远艳³;李艳华³;盛军^2，4

  . 2012, 39(2): 74-78.

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  对普洱茶发酵全过程的茶样进行了pH检测，发现在渥堆过程中pH在前期有所下降达到4.5，中期基本趋于稳定，后期又有所回升。根据渥堆过程中高温和偏酸性的特征，采用传统培养与分子生物学方法相结合，对全过程的茶样在高温条件下进行细菌的分离、纯化及鉴定。结果发 现有大量嗜热细菌的存在，包括凝结芽孢杆菌 Bacillus coagulans，枯草芽孢杆菌 Bacillus- subtilis，地衣芽孢杆菌 Bacillus licheniformis，热嗜淀粉芽孢杆菌 Bacillus thermoamylovorans，Bacillus shackletoni，喜热噬油芽胞杆菌 Geobacillus thermoleovorans，乳酸片球菌 Pediococcus acidilactici，植物乳杆菌 Lactobacillus plantarum，等。这些嗜热细菌和嗜热真菌一起在普洱茶的发酵中起到了关键作用。

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  肺炎克雷伯氏菌D-乳酸脱氢酶基因的克隆及其在大肠杆菌中的表达

  宋嘉宁;黄志兵;刘珞;谭天伟*

  . 2012, 39(2): 79-83.

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  以肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）基因组DNA为模板，应用PCR技术扩增并克隆出D-乳酸脱氢酶的基因（ldhD），将其连接到表达载体pET-22b(+)质粒上，构建pET-22b(+)-ldhD重组质粒，测序结果100%正确。将重组质粒pET-22b(+)-ldhD转化到大肠杆菌表达菌株BL21(DE3)中，通过氨苄霉素抗性平板筛选，构建大肠杆菌BL21(DE3)-pET-22b(+)-ldhD基因工程菌。重组菌株经IPTG诱导表达，SDS-PAGE蛋白电泳分析，目标条带出现在分子量约37000处，表明D-乳酸脱氢酶基因ldhD在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达。采用紫外分光光度法测定其酶活，底物丙酮酸终浓度为10mmol/L时，在丙酮酸还原为D-乳酸反应方向D-乳酸脱氢酶表现出119.04U/mL的酶活力；底物D-乳酸终浓度为50mmol/L时，在D-乳酸转化为丙酮酸的逆反应方向中表现出0.89U/mL的酶活力。比酶活则分别为9.16U/mg和 0.07U/mg。通过Lineweaver-Burk双倒数作图法，计算出酶反应的米氏常数K_M为10.54mmol/L。经摇瓶发酵后，通过高效液相色谱测定产物，D-乳酸的产量达到3.09g/L。
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  阿维菌素缓释纳米粒子的制备及其性能研究

  姜官鑫;沈国清*;朱鸿林;赏国锋;王亭亭

  . 2012, 39(2): 84-88.

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  以β-环糊精为载体，用共沉淀法制备了阿维菌素缓释纳米粒子，并对其制备工艺、缓释性能和防紫外光降解作用进行了研究。结果表明，所制备的纳米粒子外观呈球状，平均粒径在50～120nm之间，β-环糊精对阿维菌素具有良好的包合作用，包合率最高可达65.82%；阿维菌素缓释纳米粒子与其原药相比缓释效果明显，并具有良好的防紫外光降解的作用，在300min内与原药相比降解缓慢。纳米粒子在96h后才释放出94.20%的阿维菌素，其累积释放动力学方程为Ra=-88.4348e^-0.1031t+86.0599，符合一级动力学释放模型。
机电工程和信息科学
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  双配重平衡头无错调控制算法研究

  陈立芳;吴海琦;王维民;高金吉

  . 2012, 39(2): 89-94.

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  分析了现有的电机驱动型双配重平衡头造成错调、振荡、平衡时间长等问题的原因，提出了解决方法并将其应用到新设计的电磁驱动型双配重平衡头中。通过对双配重平衡头系统的分析，提出了配重块最优移动的准则及其判断原则。针对配重块的任意占位方式，总结出双配重平衡头无错调控制算法，并进行仿真试验验证。结果表明，该移动策略能有效地提高自动平衡品质，达到无错调、不振荡、平衡时间短的目的。
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  理查德森数对多孔介质T型管道近壁面处流动与传热的影响

  王永伟;卢涛*;王奎升

  . 2012, 39(2): 95-100.

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  对多孔介质T型方管内冷热流体混合过程的流动和热传递进行大涡模拟，获得了近壁面处湍流混合的瞬时速度和温度，分析了3种理查德森数（Ri=-0.517，-0.093，0.517）对流动与传热的影响。数值结果表明：无论理查德森数Ri为正或负，在热流体区，多孔介质骨架温度较低，而在冷流体区，多孔介质骨架温度较高，说明热量从高温流体通过多孔介质向低温流体传递；最大温度波动发生在近壁面处的上部；由于多孔介质的湍动增强作用，减弱了浮升力对流动的影响，不同理查德森数对流动和传热的影响不够明显。
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  粒子冲击钻井中液体携带粒子环空返流试验研究

  马振中¹;张杨^1*;温林荣²

  . 2012, 39(2): 101-105.

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  为了研究粒子冲击钻井系统中钻井液携带硬质球形钢粒子成功上返时，钻杆与井筒配合的不同环空间隙对钻井液临界流速的影响，本文采用清水代替钻井液进行了相关的试验。通过试验测得所需数据，借助量纲分析理论推导出试验相关因素之间关系，并结合试验数据提出了2.5mm的粒子在水中的体积分数为3%的情况下，能够成功上返时环空间隙Δd和清水临界流速v*的经验公式v*=0.136(Δd)^-0.44732。结果表明随着钻杆与井筒配合的环空间隙的增大，粒子成功上返时所需的环空中清水临界流速反而减小，且相应的临界粒子雷诺数也减小。
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  基于核PCA与SVM相结合的电子鼻模式识别算法研究

  金翠云;崔瑶;王颖
  

  . 2012, 39(2): 106-109.

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  将核主元分析(PCA)与支持向量机(SVM)相结合并将其应用到电子鼻模式识别单元中，实现了数据降维和改善分类器性能。实验结果表明与单纯的应用支持向量机方法进行分类相比，此方法具有更高的识别率。
管理与数理科学
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  Woodpile结构中带隙的调制

  冯志芳；张丹丹

  . 2012, 39(2): 110-113.

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  Woodpile结构存在完全带隙，本文采用时域有限差分方法研究了由电介质材料和金属形成的微波波段的woodpile结构。模拟结果表明：前者完全带隙的范围为9GHz～13GHz；当用金属材料代替电介质材料时，完全带隙范围为19GHz～21.5GHz，即带隙向高频方向移动。产生这一结果的主要原因是电磁波在金属中传播时，存在一定的截止频率。
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  室温下金属铝膜的霍尔效应初步研究

  高莹;孟庆云*

  . 2012, 39(2): 114-117.

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  采用真空蒸发镀膜法制备了金属铝薄膜，在室温下，用四探针法测量了样品的电阻率和霍尔系数。结果表明，制成的金属铝膜，电阻率由块体材料的10^-8Ω·m 增大到薄膜样品的10^-5Ω·m；霍尔系数由块体材料的10^-11m³/C数量级左右增大到10^-4m³/C数量级；电阻率和霍尔系数随着金属铝膜厚度的减小而逐渐增大。
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  二维光子晶体中导模的优化

  唐斌;冯志芳*

  . 2012, 39(2): 118-122.

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  提出了方形二维光子晶体的结构，并引入缺陷形成耦合腔波导和线缺陷波导。应用时域有限差分(FDTD)法研究其传输特性，结果表明对于耦合腔波导，当缺陷周围介质柱直径变化时，第一光子禁带中会出现宽频缺陷模。并且当介质柱直径减小时，缺陷模会向高频移动，而导模宽度则会有规律地扩展或者缩小。在线缺陷波导中，逐渐减小缺陷两侧介质柱的直径或介电常数，发现导带向高频移动，并且带宽逐渐减小
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  Maxwell方程组Lorentz表述四维张量形式的讨论

  刘辉;祁欣*

  . 2012, 39(2): 123-127.

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  在经典Maxwell方程组的基础上，利用四维空间矢量和四维电磁场张量的变化规律，将Maxwell方程组Lorentz表述的场方程组变换成四维张量形式，证明了Lorentz表述四维张量形式的特点，验证了Maxwell方程组的协变性以及Lorentz表述的四维张量形式的对称性，从而更好地解释了电磁场的运动规律。通过列举实际算例验证了本文算法的实用性和有效性，简化了运动介质相关的问题，体现了在解决运动介质方面问题的优越性，为运动问题的解决提供了一定的帮助。