周期性压电分流阵列板带隙特性研究

将带有分流电路的压电片周期性地粘贴到薄板表面形成二维压电分流阵列结构,该结构不仅具有声子晶体的带隙特性,还可以通过分流电路实现带隙调控。该文运用有限元法计算了二维压电分流阵列结构的带隙特性,研究了含有谐振单元及负电容的混合电路中不同电路参数对带隙的影响。此外,通过调节电感及负电容,可以将布喇格带隙和局域共振带隙进行耦合,拓宽带隙,实现宽频振动控制。     

二维液晶光子晶体滤波器的可行性分析

分析了二维液晶光子晶体和二维光子晶体的“光子带隙”,给出了利用其带隙结构随旋转角的改变而变化的特性来制作可调谐滤波器的设计方法。     

含分流电路Galfenol声子晶体的带隙与减振性能

利用Galfenol的逆磁致伸缩效应并通过分流元件调整其声子晶体带隙,以实现有效减振具有重要现实意义。基于磁致伸缩本构方程、Armstrong模型、法拉第定律、传递矩阵法和Bloch定理,推导了含分流电路的Galfenol有效弹性模量表达式,并建立其声子晶体振动模型。模型计算结果与实验结果对比表明,该模型能提供有效弹性模量随频率和分流电容变化的合理数据趋势,并能预测Galfenol参数随应力变化的非线性特性。分析了该声子晶体在开路下,其布喇格带隙(BBG)衰减常数峰值和截止频率随应力的变化规律,确定了器件减振的最佳工作点;分析了该声子晶体在不同分流电容和应力下的BBG、共振带隙(RBG)及其共振公共带隙(RCBG)特性,结果表明,较小分流电容、较大磁机耦合因子和较大电感可显著提高器件减振性能。     

无序一维三元光子晶体的能带特性研究

运用光学传输矩阵理论，研究了具有无序结构的一维三元光子晶体的能带特性。结果表明，与周期结构相比，无序结构可以显著地拓宽光子晶体的光子带隙；随取无序膜层数目的增加，带隙逐渐变宽，3种折射率介质均取无序的情况下，带隙拓宽到550～1800nm的区间范围，是周期结构光子晶体带隙宽度的2倍多。讨论了无序度、不同折射率分布对带隙的影响，随着无序度和高低折射率的差别的增大，带隙变宽。     

可调谐光子带隙晶体的研究进展

近几年来,人们对可调谐光子晶体的兴趣日益增长,并且实际光子器件的应用推动着动态调谐方法的进一步发展。本文主要从光子带隙晶体的调谐机制、调谐途径、所用材料等方面,综述了可调谐光子晶体的研究进展。系统介绍了利用外部应力、电场、磁场、温度等激励,控制晶体结构参数的变化,实现光子带隙的改变;还介绍了通过控制介电材料来改变光子带隙,主要介绍了液晶材料、电光材料等几种常用的材料。比较了不同调谐方法的特点。最后分析了光子晶体带隙调谐的进一步研究方向。     

单折射率层缓变结构-维光子晶体的能带特性

利用特征矩阵方法研究了一类周期厚度变化的一维光子晶体的能带特性。该光子晶体保持其中一折射率层的几何厚度不变,而另一折射率层的几何厚度缓慢变化。研究表明,与通常的均匀结构光子晶体的带隙相比,这种光子晶体能使光子带隙拓宽。改变高折射率层的几何厚度,光子带隙的拓宽更为显著。在设计光子晶体时,可以根据需要,通过缓慢改变光子晶体某一折射率层的几何厚度可实现对光子带隙的控制。     

新型多重谐振结构声子晶体隔声特性

提出了一种新型多重谐振结构声子晶体,该声子晶体结构属于局域共振结构,在300~2 500 Hz频率内有2个较宽的完全带隙和1个方向带隙。在带隙频率范围内对应有隔声峰,改变内、外层散射体材料能在不同频率范围内获得隔声峰。为拓宽隔声峰的频率范围,通过将不同散射体材料组成不同单元结构复合,在不同频率范围内发挥出较好的隔声效果。通过有限元法分析了影响结构复合隔声效果的关键因素。研究表明,采用结构复合能有效改善隔声效果,复合方式以结构间设置一层空气作为缓冲介质为最佳。     

多带隙声子晶体低频带隙特性研究

利用有限元法计算了一种多带隙声子晶体的特征频率,传递损失和位移矢量,理论推导了反共振产生条件。研究结果表明,这种声子晶体在低频范围内具有多条平直带隙,带隙的耦合影响因素少,具有比一般局域共振声子晶体和Bragg 散射声子晶体更宽的带隙。此外,利用原点反共振模型分析计算了这种多带隙声子晶体的材料和结构参数对带隙的影响。研究表明,在低于2 500 Hz时,多带隙声子晶体的带隙占90%以上,为低频多带隙声子晶体的研究作了探索。     

等离子体填充二维金属光子晶体色散特性研究

 提出了等离子体填充的二维金属光子晶体模型,采用时域有限差分法研究了等离子体填充的二维正方晶格和三角晶格金属光子晶体的色散和带隙特性.对比分析了两种结构中等离子体密度对TM及TE模式传播特性的影响规律.研究发现,由于背景等离子体的引入,二维金属光子晶体的色散曲线明显往高频方向移动,等离子体密度的改变可同时控制TE和TM模的带隙位置和禁带宽度.这些特性使得二维等离子体金属光子晶体在设计可调谐光子晶体器件方面具有潜在的应用价值.     

变周期结构光子晶体的带隙研究

研究了变周期结构的光子晶体,即两种介质的厚度随单元数增加而变化,并对其光子能带特性进行了分析.研究发现,相对于周期性光子晶体,相同单元数的变周期结构的光子晶体具有更宽的光子能带带隙,且周期非线性变化比线性变化结构有更宽的光子带隙,这样对于同样宽的带隙的光子晶体,可采用较少单元数的变周期结构光子晶体,这一结果有助于光子晶体的广泛应用.     

压电超材料主动控制分流电路设计

为进一步优化压电声学超材料分流电路设计,提出了一种基于零极点配置的主动控制电路,总结出零极点配置的一般规律,直接通过调节零点和极点设计相关传递函数,并利用微控制器加以实现.由于数字控制器能够利用计算机进行远程控制,因此可以更灵活地调节超材料带隙.该方法降低了模拟电路的复杂度,摆脱了模拟电路需要手动调整参数的限制,为超材...     

电极激励超声谐振谱压电材料定征技术

超声谐振谱（RUS）是一种压电材料单样品定征技术,避免了多样品造成的结果不自洽问题。现有的谐振谱激励方法常使用超声换能器定点激励 拾取,需要有复杂的测试装置。该文提出了一种电极激励 拾取法来获取压电谐振器的超声谐振谱,该方法测试装置简单,同时还可获得模态振型的对称特性,避免了反演过程中峰丢〖JP2〗失和错峰拟合。基于现场可编程门阵列(FPGA)技术搭建了压电谐振器分组扫频激励电路,通过电荷放大器拾取谐振峰。结果表明,通过Levenberg Marquardt算法可完成测试频谱和计算频谱的匹配,成功获得了优化后压电材料参数。     

矩形晶格结构对二维压电声子晶体带隙的影响

通过计算二维压电声子晶体透射系数,研究了矩形晶格结构对声子晶体带隙的影响。为得到声子晶体的透射系数,构建叉指换能器(IDT)中间放置声子晶体的器件模型,IDT作为激发和接收端,声子晶体作为传输通道。通过有限元软件计算出模型的电学参数,分别结合IDT的混合矩阵(P矩阵)和声子晶体的散射矩阵,推导和计算出声表面波的透射系数,并找出带隙范围。该文在128°-YX铌酸锂基片上制作IDT和矩形晶格以圆孔为散射体的声子晶体。通过调整矩形晶格中y方向上晶格常数,理论和实验上均得到了2个方向上的带隙变化。结果表明,随着y方向上晶格常数的增大,x方向上的带隙逐渐分为两段,y方向上的带隙逐渐缩小,使y方向上的带隙夹在x方向两段带隙间。实验结果与计算结果较吻合。     

十字型结构声子晶体带隙及等效模型研究

该文设计了一种新型十字型声子晶体结构,并采用有限元法对其进行了研究;分析了此结构若干共振频率下的振动模态,分别建立了带隙起始频率与截止频率处振动模态的简化模型,探究了结构与材料参数对带隙的影响,验证了简化模型的合理性;最后计算了结构的反射系数与透射系数。结果表明,该结构带隙产生机理属局域共振型,能够在中低频段内产生一个完全带隙。通过对金属芯体密度、基体密度、包覆层的宽度及弹性模量等因素的调节,可以实现对带隙上、下界频率的调节,结构的反射系数与透射系数随入射波频率的变化也与带隙图相应证,当带隙图显示出现带隙时,结构的透射系数也随之下降。     

一种超宽带双信道速调管输出回路的设计和实验

该文介绍了一种超宽带双信道速调管输出回路的设计思路和实现过程。以Ansoft HFSS软件为设计平台,在S波段设计出一个带宽超过550 MHz的超宽带双信道双间隙耦合腔输出回路。设计了信道转换机构,并分别确定了两个信道的谐振腔参数。得出了不改变两个谐振腔参数,只需调节耦合槽的尺寸就能够实现信道转换的结论。通过对HFSS软件建立的模型进行计算,得到了双间隙耦合腔输出回路中各模式的频率,与冷测结果基本一致。利用集中元件等效电路法计算了双间隙耦合腔输出回路的间隙阻抗,计算结果与冷测结果基本一致。     

弹性波在准周期镜像固/液声子晶体中的透射

基于准周期Fibonacci序列,构建了准周期镜像结构固液介质声子晶体。利用转移矩阵法,数值研究了弹性波在其中的透射。弹性波正入射时,在奇数序列镜像声子晶体透射谱的带隙内出现多个谐振模,而在偶数序列镜像声子晶体透射谱的带隙内仅有弱透射峰;上、下带边的谐振随序列数的增加而增强。弹性波斜入射时,透射谱向高频区移动;入射角较小时,谐振模也向高频区移动,同时产生了次级禁带;入射角较大时,带隙内的谐振模消失,带隙间的频率间距减小。