用COMSOL实现圆波导中电磁波的可视化

为了直观描述金属圆波导中电磁场复杂的空间分布,本文用Comsol软件对金属圆波导中的TE11模、TE01模、和TM01模的电磁场结构进行动态仿真.将电磁场中的抽象概念形象化、可视化,使学生看清电磁场分布的宏观概况和细节变化,开拓了视野,同时加深了学生对电磁波传播特性的理解.     

用 Matlab 实现恒定电场的可视化

用静电比拟方法将恒定电场问题转化为静电场问题后,可用Matlab求解并实现可视化。电力线图能反映场的宏观概况和细节分布,具有清晰的物理含义。Matlab绘制电力线图需要指定准确的起点,简单问题可通过分析对称性直接得到电力线的起点,对称性差的问题要根据电场公式迭代计算确定电力线起点。数字图像处理技术可用来增强恒定电场的图形效果。可视化教学能为抽象电磁理论带来直观性,从而提升教学效果。     

与傅里叶变换有关的线性空间和代数

与三维欧氏空间一样,信号时域和频域都是希尔伯特空间。采用类比方法,将信号看作矢量,信号基函数看作基矢量,能建立时域空间和频域空间的几何直观性。可通过三维欧氏空间性质来直观理解时域空间和频域空间,而傅里叶系数本质上是信号在其基函数上的正交投影分量。信号的时域空间和频域空间是环同构,同构映射是傅里叶变换。根据希尔伯特空间性质和环同构,还可得出傅里叶变换的一些性质。     

基于Matlab的点电荷镜像法电场的可视化

点电荷的镜像法是“电磁场与电磁波”课程的重要内容。这部分的教学重点通常在于分析镜像法原理和寻找镜像电荷,但是缺乏对镜像电场空间分布的图形描绘。本文用Matlab软件对镜像电场进行仿真,绘制了点电荷镜像法中多种镜像电场的等位面和电力线细节图,对镜像电场进行了可视化。可视化有利于加深学生对镜像法原理、镜像电荷和镜像电场分布的理解。     

叠加法巧析对称场

静态对称场是“电磁场与电磁波”课程中的基本模型,叠加法是“电磁场与电磁波”课程中解决问题的重要方法,它可以化抽象为具体,增强直观性。论文将应用叠加原理来分析电磁场中常见的对称场,通过对场进行巧妙的叠加与抵消,进一步论证静电场以及恒定磁场的对称性,有利于强化人们对场对称性分布的理解。     

圆芯边孔光纤模式场分布和双折射的研究

对圆芯边孔光纤双折射的研究结果进行报道.使用有限元方法建立了包括计算圆芯边孔光纤横截面应力分布、折射率分布和双折射的模型,计算了圆芯边孔光纤的模式场分布、几何双折射和应力致双折射.研究表明,圆芯边孔光纤的应力致双折射很小,这是圆芯边孔光纤自身的特殊结构造成的.比较了几种不同边孔形状的光纤的双折射,提出了圆芯边孔光纤的优化结构.     

用Maltab实现恒定磁场的可视化

Matlab可用来对抽象的恒定磁场进行可视化。磁力线图能清晰反映恒定磁场的空间走向、宏观概况和细节状态,具有清晰的物理意义及良好的可视化效果。本文以无限长载流直导线、无限长载流直导线的组合和载流细圆环为例,论述了用Matlab绘制磁力线的原则、技巧和经验。     

《电磁场与电磁波》数字化教材建设

文化与科技的融合已经成为近年来的热点,教材与新媒体的有效融合,将使大学教学更加精彩。论文从教材特色、支撑技术、彩图动画的制作、连接与测试等方面,介绍了《电磁场与电磁波》数字化教材--M+Book的建材与实现。融媒体教材首次引入动态链接,利用手机扫一扫图书上的相关图片,就能够观看彩图或动画,生动有趣,国内首创。     

光子晶体光纤的温度特性数值模拟

提出了基于二阶透明边界条件(2nd TBC)的二维矢量伽辽金有限元法(FEM),并用其对任意横截面形状和折射率分布的光纤进行了模式分析。二阶透明边界条件与一阶透明边界条件(1st TBC)相比,提高了光纤模式限制损耗(CL)的精度,与多极法(MM)计算结果的相对误差在10%以内。对单模光子晶体光纤(PCF)温度特性进行了数值模拟,得出光子晶体光纤有效折射率neff,有效半径Reff和限制损耗随温度变化的近似公式,研究表明当折射率温度系数ξ在所研究的波长和温度范围内变化不剧烈时neff随温度升高线性增加,增加量与波长λ,光子晶体光纤空气孔直径d和孔距Λ无关;温度变化对光子晶体光纤色散特性无影响;Reff随温度升高线性减小,减小量与ξ,温度增量ΔT,Λ2,λ2成正比,与d成反比;限制损耗随温度升高线性减小,减少量与ξ,ΔT,限制损耗成正比,在大d/Λ,长波长处限制损耗随温度变化较快。     

熊猫光纤制作的新方法和应力双折射的研究

提出了一种制作偏振保持光纤(PMF)的预制棒侧向开槽法,制作了波长1550 nm处双折射为7.75×10-5的边孔光纤和双折射为5.345×10-4的单模熊猫光纤.用有限元法分析熊猫光纤应力分布表明,掺B应力施加区(SAP)的引入使得光纤横截面上出现了应力分量的拉应力区和压应力区;在纤芯以及其附近区域应力的x分量取正值,y分量取负值,造成了大应力差;SAP距离纤芯越近,双折射越大,距离一定时,对纤芯中心张角为90°时双折射最大.