关于波法线面形状的讨论

对于晶体中光波法线面形状的问题,各种文献描述的结果不尽相同,而又缺乏必要的讨论或说明。本文旨在对不同情况进行较全面的分析,指出当晶体的主速度分量取不同值时,波法线面具有不同的形状,并利用微机绘制了曲线。     

二阶色散耦合系数光纤耦合器开关变分分析

利用基于拉格朗日密度的变分原理解耦合系数与频率有关的耦合非线性薛定谔方程,得到了纤芯中能量转移系数的雅克比椭圆函数形式的解析表达式,研究了二阶色散耦合系数对基态孤子在两纤芯对称光纤耦合器中的传输和开关特性的影响。研究表明,初始啁啾使光脉冲传输时的耦合长度减小,耦合器的开关特性变差;二阶色散耦合系数使光脉冲在二纤芯之间能量转换的周期变小、开关阈值功率增加而且开关特性也变得更加陡峭。     

光折变晶体中相反通光方向光程差异的观测

报导利用Sagnac干涉仪检测光折变晶体对两束光波所引起的附加相位差．实验表明：光沿两个相反方向通过光折变晶体时存在着附加相位差；这一附加位相差对晶体光轴方位有明显的依赖关系。这就意味着光沿相反方向通过光折变晶体时折射率存在差异。可将这一现象称为光折变晶体的二向相差效应，其起因应当与光折变晶体光扇效应相同。     

二维光子晶体耦合器耦合特性分析

基于平面波展开法计算了光子晶体能带结构和带隙分布图,利用FDTD对具有四方晶格的光子晶体耦合器的传输特性进行了研究,讨论耦合作用长度和耦合臂间距对耦合比的影响,并给出传输场分布.研究结果显示,光子晶体可以实现耦合器的功能,耦合作用长度比耦合臂间距对耦合特性影响大,耦合臂间距达到一定程度则不会发生耦合.适当的设计耦合器耦合作用长度和耦合臂间距可以实现任意分光比的光耦合器,这些对于研究光子晶体器件和光子集成回路具有一定的参考价值.     

复合周期光子晶体高阶带边模参量放大与压缩

为了在一维光子晶体中有效地实现光学参量过程,光波之间的Bloch位相匹配是一重要因素,而复合结构光子晶体的高阶带边模也可以同时满足位相匹配和频率匹配.利用一维传输矩阵方法,得到了复合周期结构的线性特征,结果表明:高阶带边模也具有很强的局域特性,从而预见高价带边模也能高效地实现参量放大.利用非线性时域有限差分(NFDTD)数值方法,模拟了一维复合周期结构光子晶体的参量放大过程,数值结果表明,在高阶带边模参与的情况下,信号波在放大的同时实现压缩,并且参量放大的阈值降低.由此可见,对于利用复合周期结构光子晶体实现的参量过程,能够有效利用的频率范围增加了.     

电光调制技术在激光通信中的应用

由于光波通信具有无线电通信无法比拟的优点，在通信领域中起着至关重要的作用，所以利用电光调制的原理设计了一激光通信系统。将被传输的信号作为调制信号加在电光晶体上，在接收端接收被调制的光信号，之后进行解调、还原，用光波来传递信息。并且做了相关的通信实验，证明了用电光调制技术进行激光通信的可行性。由于实验是在以大气为传播介质的条件下进行的，通信质量受环境影响较大，容易产生噪声，为改进通信质量最好采用光纤通信。     

光子晶体缺陷态构造多通道波分复用器

提出了一种新的二维光子晶体的缺陷结构。该结构在光子晶体中构成光波导,能使光子禁带中不同的被选择的缺陷态频率的光子以极低的损耗通过。采用带有吸收边界条件的时域有限差分方法模拟了光波在该种结构中的传播。以该结构为基础,可以在微米尺度的光子晶体中制作波分复用器等光学元件,而且其各信道具有相近的高传输系数。     

液晶法布里－珀罗腔的超棱镜效应

为了获得可调谐的光空间滤波器，在一维薄膜光子晶体中引入液晶层，形成法布里－珀罗滤光片结构，利用此结构在峰值波长处具有较大群延迟的特性，设计并理论模拟了当光束倾斜入射时此结构中存在的超棱镜效应.利用液晶本身的电光效应对此结构进行调谐，实现了不同波段的光波色散分离.采用差分迭代法计算了液晶层的指向矢，利用Berreman 4×4矩阵法分层计算了液晶的光学特性.当p偏振光以20°斜入射此薄膜结构，电压从0 V变化到3 V时，可依次实现不同波长光波的空间色散分离，可调谐范围为1 447~1 459 nm，最大群延迟可达7.8 ps.     

Mn:KLTN晶体相变温度实验测量

基于Kogelnik的耦合波理论,分析了钽铌酸钾锂(potassium lithium tantalite niobate,KLTN)晶体衍射效率与环境温度的关系.环境温度在晶体的居里温度附近时衍射效率最高.设计了基于PID控制算法的KLTN晶体温度控制系统,该系统的测量精度为±0.3℃,控制精度为±0.5℃.利用二波耦合实验装置测量了晶体的衍射效率与环境温度的关系,实验结果与理论仿真吻合.获得晶体的居里温度为22.5℃,与谐振法得到的结果一致.     

二维全息光子晶体禁带展宽方法

讨论了二维复周期全息光子晶体禁带展宽的方法,二维复周期全息光子晶体可以使禁带成倍展宽.此外发现二维全息光子晶体中,除原来预期的禁带外,还出现了附加的禁带.当记录光波的入射角小于某个临界值,并且满足一定数值时,附加的禁带会使二维禁带进一步展宽;而当入射角超过临界值时,禁带会消失,这时禁带反而会变窄.这一现象对制作二维宽带隙光子晶体具有指导意义.     

波导-带状线耦合传输的分析

文章分析了波导-带状线通过小孔耦合的传输特性,通过保角变换求出带状线中的场分布,利用小孔衍射理论得到波导-带状线间的耦合度的表达式,并且理论计算值与测量值吻合较好.通过数值分析,结果表明:耦合小孔半径和厚度对耦合度的影响比较大,传输线的工作频带比较宽.     

埋管流化床内传热行为的微观尺度模拟研究

为了模拟埋管流化床内的流动和传热行为,将有限元方法(FEM)、基于非结构化网格的计算流体力学方法(CFD)与离散单元法(DEM)结合,建立了CFD-DEM-FEM耦合方法,并在此基础上采用k-ε湍流模型及考虑颗粒间和气固间作用的多向耦合传热模型.通过计算结果从微观尺度探讨了埋管流化床内的传热机制,分析影响床内传热的关键因素,得到换热管壁周围固含率和传热系数的分布规律,考察了流化气速对埋管周围传热系数的影响.数值模拟结果与实验结果基本一致,证实了CFD-DEM-FEM耦合方法模拟复杂气固流动和传热的可行性和准确性,为进一步了解流化床内热传递行为的机理、准确预测各种流化床内的传热以及开展流化床内多尺度流动-传热-反应流的模拟奠定基础.     

多尺度补偿传递熵的皮层肌肉功能耦合方法

为了准确描述脑电(EEG)和肌电(EMG)信号在不同尺度上的耦合特征,提出新的多尺度补偿传递熵(McTE)方法. 该方法结合自适应投影多元经验模态(APITMEMD)方法和补偿传递熵(cTE),计算不同尺度上的多尺度补偿传递熵值,计算结果用于定量分析不同耦合方向( ${\text{EEG}} \to {\text{EMG}}$和 ${\text{EMG}} \to {\text{EEG}}$)上的耦合特征. 结果表明,在恒定握力下,beta频段(13~35 Hz)的耦合强度最大,且 ${\text{EEG}} \to {\text{EMG}}$方向的耦合强度高于 ${\text{EMG}} \to $ $ {\text{EEG}}$方向;在高gamma频段(50~72 Hz), ${\text{EEG}} \to {\text{EMG}}$方向EEG与EMG的耦合强度总体高于 ${\text{EMG}} \to {\text{EEG}}$方向的. 研究结果表明,脑肌电耦合强度在不同耦合方向和不同尺度上有所差异,McTE方法能准确刻画脑肌电多尺度间的耦合特征及功能联系.     

基于寄生耦合单元的多频段微带天线设计

通过在金属贴片边缘增加寄生耦合单元,设计了单馈点、易共形的紧凑多频段微带天线.该微带天线由地面、馈电传递单元及其两侧边缘的一个曲折线形贴片寄生耦合单元和一个T形贴片寄生耦合单元组成.天线的谐振频率和带宽由2个寄生耦合单元的结构尺寸以及寄生单元与馈电传递单元之间的相互耦合共同确定,可以通过调整寄生耦合单元的结构参数独立调整各谐振频点.通过计算电磁学软件分析了各结构参数对谐振频率的影响,并仿真了一种典型情况的天线,其工作频段为0.972~0.988 GHz、2.178~2.27 GHz和3.293~3.356 GHz.该天线仿真和测试结果符合得很好,验证了可通过单馈点激励多个寄生耦合单元的方法有效地设计多频段天线.     

三曲柄式万向联轴器偏转角变化时对传递元件承受载荷最大值的影响

论述了三曲柄式等角速万向联轴器偏转角发生变化时对传递元件承受载荷最大值的影响,从理论上分析证明了三曲柄式万向联轴器偏转角的变化对传递元件滚子上所承受的载荷并不产生很大的影响,从而使三曲柄式万向联轴器的传输能力并不随偏转角的增大而明显降低,并通过实验验证了理论分析的正确性。     

低压铸造流场温度场耦合计算的研究

目的　对低压铸造流场与温度场进行耦合计算的研究,使温度场的计算更加符合客观实际.方法根据低压充型过程的特点,利用计算机模拟技术对其进行模拟.结果　对低压铸造流场与温度场耦合进行了模拟,并且对模拟结果进行分析和总结.结论　耦合模拟结果符合实际情况,模拟方法正确合理.     

考虑转捩的气冷涡轮气热和热弹耦合计算

基于非结构化网格与Gama-Theta转捩模型,将全三维NS方程组与热传导方程进行耦合求解,采用直接耦合以及LUSGS隐式求解方法,开发了气热耦合求解系统.采用能保证通量守恒的面积加权类的插值方式,保证精度,实现交界面处温度的准确传递.对MARKII叶片5411工况进行气热耦合数值模拟,并与实验结果进行了对比验证.开发了基于二次单元的热弹耦合求解器,通过导入气热耦合计算的边界温度实现对位移和热应力的有限元求解.计算结果表明:采用转捩模型后计算的涡黏系数在压力面的大部分和吸力面转捩点之前的区域与真实流动吻合更好,由于涡黏系数主要通过影响温度扩散项系数影响边界层的传热,因此在该区域计算的温度与实验值误差更小,热传导计算的精度更高,同时静压的计算结果与实验值吻合较好;得到的MARKII叶片位移和热应力分布趋势比较合理,采用Gama-Theta转捩模型在提高热传导计算精度的同时,能够获得更加合理的热弹耦合计算结果.     

Mathematical simulations of the galvanic coupling intra-body communication by using the transfer function method

The galvanic coupling intra-body communication (IBC) was mathematically simulated based on the proposed transfer function. Firstly, a galvanic coupling IBC circuit model was developed and the corresponding parameters were discussed. Secondly, the transfer function of the galvanic coupling IBC was derived and proposed. Finally, the signal attenuation characteristics of the galvanic coupling IBC were measured along different signal transmission paths of actual human bodies, while the corresponding mathematical simulations based on the proposed transfer function were carried out. Our investigation showed that the mathematical simulation results coincided with the measured results over the frequency range of 100kHz to 5 MHz, which indicated that the proposed transfer function could be useful for theoretical analysis and application of the galvanic coupling IBC.     

多体系统动力学方法的对比

针对一个简单的刚弹耦合多体动力学系统，分别求出其运动的解析解、凯恩法解和多体系统传递矩阵法解，并对它们的结果进行了对比。     

弹性管与输送介质多物理场耦合数值模拟

为了研究弹性管与输送介质的多物理场耦合作用,采用分域耦合方法,弹性管结构域离散成有限元,输送介质离散成有限体积,建立了弹性管与输送介质的多场耦合力学模型.根据界面位移协调和力平衡条件、以及温度和热流密度连续性条件,推导出流固界面信息传递方法和收敛判断准则.数值结果表明,弹性管与输送介质的多物理场耦合现象明显.