太赫兹梯度超表面综述

超表面,一种新颖的人工电磁材料,由于厚度可忽略不计,也称二维超材料。由于电磁波的电场或磁场与超表面亚波长单元结构的共振效应使其相位或幅度发生突变,从而经过超表面后出射波矢量场的叠加实现了对电磁波传播特性的调控。与三维超材料相比,超表面拥有损耗低、厚度薄、易于集成等优点,其巨大的应用潜力受到全世界研究人员的关注。太赫兹超表面器件在平面超透镜、涡旋光束、数字编码超表面、全息成像等显示了巨大的潜力和优势。从基本定律出发,总结了几种重要的超表面器件的调控原理和应用领域,并对未来超表面器件的实用价值和前进方向进行展望。     

太赫兹智能可重构超表面

未来6G网络将是物理世界和数字世界的融合,实现万物互联、智能感知的场景.智能可重构表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)是未来6 G通信重要发展方向.在微波频段智能可重构超表面的研究基础上,提出了一种太赫兹频段智能可重构超表面.该超表面单元加载PIN二极管作为有源器件对电磁...     

多功能动态波束调控的太赫兹编码超表面

太赫兹编码超表面对于在复杂信道环境中实现大容量高速通信具有巨大潜力,对发展6G无线通信技术具有重要研究价值.针对目前太赫兹频段的动态超表面调控器件普遍存在的问题,基于高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)电控调节编码单元与太赫兹波互作用引起的非对称谐振,在低开...     

等离子体光子晶体研究进展

等离子体光子晶体是等离子体学科和光子晶体学科交叉的产物,它不仅具有一般光子晶体的性质,而且还体现等离子体的特性,通过改变等离子体参数或外加磁场可有效控制其带隙。若在可调带隙的等离子体光子晶体中构造适当缺陷,则可形成可调滤波器和波导等器件,这在工程方面具有重要应用。结合本课题组工作,综述了等离子体光子晶体的研究进展,在此基础上,对等离子体光子晶体的发展前景提出展望,为人们进一步研究等离子体光子晶体的特性和应用提供参考。     

220 GHz阶梯形和斜切形Vlasov辐射器

利用几何光学原理和矢量绕射理论,对工作频率为220G Hz,TE03模的阶梯形和斜切形这2种结构的VlaSov辐射器辐射特性进行数值分析.采用切口面上的功率指标,优化了阶梯形辐射器的切口长度;研究斜切形辐射器中斜切角度对辐射特性的影响,结果表明斜切角接近Brillouin角时可获得最佳转换效率;对于相同半径的Vlasov辐射器,阶梯形辐射器的辐射效率和远场增益优于斜切形辐射器.阶梯型Vlasov辐射器的辐射效率为98.28％.应用CST仿真软件,设计了半径为5 mm阶梯形辐射器,数值求解结果与仿真结果基本一致,验证了理论与计算方法的可靠性.     

介质填充圆波导中TM01-TE11模式变换的理论和实验研究

提出了采用介质填充实现圆波导中TM01-TE11模式变换的方法,设计了中心频率为7.2GHz的圆波导TM01-TE11模式变换器,并进行模拟研究和实验研究.当介质材料采用聚四氟乙烯时,仿真结果表明:该模式变换器的最大转换效率为99.88%,转换效率大于90%的绝对带宽为0.71GHz;实验中测试到的S11参数与模拟结果基本一致,证明了该变换器技术方案的可行性和模拟结果的正确性.     

混合并行技术在FDTD计算中的应用研究

为提高网络环境下细粒度并行FDTD计算的性能,引入局域网两层并行能力的概念,发展了一种高性能的混合并行FDTD算法。在该算法中,通过利用MPI与OpenMP多线程技术,在传统域分解FDTD算法基础上,实现了数据与任务的两层并行化。作为算法实现的应用,对一种常见的车载隐藏式印刷天线进行了模拟研究。计算在不同数量的PC机上执行,并与传统的网络并行FDTD算法进行了比较。数值结果表明,当域分解粒度较小时,该混合并行方法能够有效地提高局域网并行FDTD的算法性能。     

新型史密斯-帕塞尔效应可调辐射源研究

提出采用中等能量的相对论环状电子注激励轴对称三曲面反射镜、绕射光栅系统，产生毫米波、远红外波段辐射的新型准光学可调辐射源实验方案，这是一种基于史密斯一帕塞尔效应的自由电子激光。由于引入新型准光学谐振腔系统，可以改变能量输出方向的角度，从原理上讲，可制造一系列模型，产生可调频率的短毫米波、远红外波段相干辐射。采用环状电子注比带状电子注稳定性高，便于成型和聚焦；采用新腔体后增长了电子注与高频场的互作用范围；新型准光腔具有较小的绕射损耗。新方案的这些特点，进一步提高器件的输出功率，改善了高频特性。介绍这种新辐射源在3mm波段的粒子模拟计算初步结果，其输出功率达数百千瓦以上；同时给出准光学谐振腔高频系统的模拟计算和冷测实验的典型曲线。     

基于光纤Bragg光栅的Fabry-Perot滤波器特性的分析

在分析光纤Bragg光栅Fabry-Perot(F-P)腔特征的基础上,提出了光纤Bragg光栅F-P滤波器的数学模型.利用传输矩阵法对光纤Bragg光栅F-P腔进行了理论分析.通过Matlab仿真工具数值模拟光纤Bragg光栅F-P滤波器的光谱,并对其特性进行了详细分析,得出了决定滤波器传输特性的相关参量及其影响规律.根据光纤Bragg光栅F-P腔的相位谐振条件,推导了光纤光栅F-P腔的腔长与光纤Bragg光栅常数之间的关系,从而为研制基于光纤Bragg光栅的F-P滤波器提供了依据.     

光子晶体并行Matlab仿真研究与实现

由于Madab软件的网络通信局限,使得在并行时域有限差分(FDTD)计算仿真中,难以实现子域间的消息发送与接收操作.针对这个问题,提出一种新的基于磁盘-内存互逆映射的解决方法,在简化并行FDTD算法实现的同时,显著提高了算法执行性能.作为算法实现的应用,对光子晶体光波导的电磁耦合效应进行了数值仿真研究,结果证实:波导耦合区域内不同半径比介质柱所导致的结构变化将造成耦合长度的改变,且其耦合关系曲线具有平稳区与迅变区两类不同特性的变化范围区间.